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コリオリの力の導出


Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo. コリオリの力は、物理学の慣性座標系に対して回転する基準座標系内で移動するオブジェクトに作用する慣性力または架空の力です。フォースは、時計回りの回転で参照フレーム内のオブジェクトのモーションの左側に適用されます。反時計回り(または反時計回り)に回転するものは右に力が働きます。コリオリ効果とは、コリオリの力によって物体がたわむことです。

ほとんどの小学校の教科書では、遠心力は存在しないと教えられています。衛星が地球を周回するとき、地球に向かって作用する重力と外側に作用する遠心力という 2 つの等しく反対の力によってバランスが保たれません。理論によれば、衛星は実際に加速しています (向心加速度)。質量に向心加速度を掛けたものに等しい力は 1 つだけです。

しかし、角を曲がりすぎて道の曲率の中心から離れてしまうと、遠心力が十分にリアルに感じられ、遠心力のように座標系の回転に関する問題を解決できます。 「本当に」存在した。

コリオリの力の起源

慣性 (非加速) 座標系における物体の運動は、ニュートンの運動方程式によって記述されます。ニュートンの法則が回転座標系に適用されると、コリオリ加速度と遠心加速度が発生します。質量オブジェクトに適用すると、相対力はオブジェクトの質量に比例します。コリオリ力は回転速度に比例する大きさであり、遠心力は回転速度の 2 乗に比例する大きさです。

物体の速度は、回転座標系のコリオリ力を決定し、慣性座標系に対する回転座標系の角速度と、回転座標系に関連する物体の速度の 2 つの量に垂直な方向に作用します。 (より正確には、回転軸に垂直な速度の成分)。遠心力は半径方向に作用し、回転フレームの軸から本体までの距離に比例します。慣性力、偽の力、または疑似力は、これらの追加の力に付けられた名前です。これらの架空の力を回転座標系に導入することにより、ニュートンの運動方程式を慣性システムであるかのように回転システムに適用できます。これらの力は、回転しないシステムでは必要のない補正係数です。

コリオリの力の導出 pdf

最初はコリオリの力

外力が存在しない場合、つまり、最初のフレームでパックが一定の速度で直線を進んでいる場合の回転基準フレームでのホッケー パックの軌跡を示します。

結論

コリオリ力はパックを回転基準フレーム内で右に加速し、らせん状の軌跡を描きます。見かけ上の複雑な軌跡は、観察者が回転座標系にいるためです。これにより、移動するパックの直線的な慣性座標系の軌跡が回転座標系内でらせん状になります。

コリオリ力は、北半球の風が低気圧の周りを反時計回りに循環する原因です。バレエダンス、アイススケート、アクロバット、核と分子の回転、ミサイルの動きなど、地球上の多くの活動が影響を受けます。



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