▷ 接線力

この記事では、物理学における接線力とは何かについて説明します。したがって、接線力の意味、接線力の計算方法、および解決された演習を発見します。

接線力とは何ですか?

接線力は、不均一な円運動を記述する物体に作用する力です。具体的には、接線力は物体の円形経路に接する力であり、物体の速度の大きさを変化させる力です。

したがって、接線力は、円形の経路を描く物体の接線速度を変化させる力です。

たとえば、移動体が円運動をし、それに作用する接線力が正の場合、移動体の接線速度は増加します。これは、移動体の回転がますます速くなることを意味します。

前の画像でわかるように、接線力 (F _t ) は、円運動を実行するボディのパスに接しています。対照的に、向心力 (F _c ) は接線力に対して垂直であり、円形経路の中心の方向を指します。以下では、接線力と向心力の違いを見ていきます。

MCU では接線力はゼロであることに注意してください。これらの場合の角速度は一定であり、したがって接線速度の値は変化しません。

接線力は、移動体の質量に接線加速度を乗じたものに等しくなります。接線力は、物体の質量と角加速度、および円形経路の半径を乗算することによって計算することもできます。

したがって、接線力の公式は次のようになります。

金：

接線力の値は次のように解釈する必要があります。

F _t >0 : 接線力が正の場合、これは移動体の速度の大きさが時間とともに増加することを意味します。したがって、モバイルは正の角加速度を伴う円運動を表します。
F _t <0 : 接線力が負の場合、これは移動体の速度の振幅が時間とともに減少することを意味します。したがって、モバイルは負の角加速度による円運動を表します。
F _t =0 : 接線力がゼロに等しい場合、これは移動体の速度の大きさが一定であることを意味します。したがって、モバイルは等速円運動 (MCU) を表します。

接線力の定義とその公式が何であるかを理解すると、このタイプの力がどのように計算されるかの解決例がわかります。

質量 m=7 kg の移動体は、等加速度の円運動を描きます。時間 t _i = 2 秒の接線速度は 5 m/s で、時間 t _f = 6 秒の接線速度は 11 m/s です。モバイルに作用する接線力は何ですか?

接線力を求めるには、前のセクションで示した公式を適用する必要があります。

$F_t=m\cdot \cfrac{\Delta v_t}{\Delta t}=m\cdot \cfrac{v_{t_f}-v_{t_i}}{t_f-t_i}$

この場合、問題は必要なデータをすべてすでに提供しているので、その値を式に代入して接線力を計算します。

$F_t=7\cdot \cfrac{11-5}{6-2}=7\cdot 1.5= 10.5\N$

結論として、接線力により移動体の速度は均一に増加するため、移動体は等加速円運動 (MCUA) を行うことになります。

最後に、接線力と向心力の違いを見てみましょう。これらは円運動で現れる 2 つの力です。

向心力とは、物体を円運動で方向を変える力です。向心力は、円運動の際に発生し、円軌道の中心に向かう半径方向の力です。

したがって、接線力と向心力の違いは、接線力は円運動を記述する移動体の速度モジュールを変更するのに対し、向心力は移動体の速度の方向を変更することです。

さらに、向心力は、移動体に円軌道を実行させる力であるため、あらゆるタイプの円運動に発生します。ただし、円運動が等速の場合には、移動体の速度は一定であるため、接線力はゼロとなる。