慣性力について

斜面上の物体が、滑り続けると同時に斜面が動きます。

そして斜面が、加速度運動する時の静止系慣性力（慣性系です）で観測するよりも

斜面上から加速度系慣性力（非慣性系です）で観測した方が、

物体の運動する方向が斜面の角度と一致します。

さらに加速度系慣性力は、見かけの力を加える手間が生じます。

基本的に物体の運動は、複雑な工程があります。

しかし、加速度系で物体の状態を分かりやすく、理解しやすくできます。

慣性力について

慣性力は、仮想力です。

 

観測者は、台の上の物体を乗って静止状態から右向きに運動を始めたとします。

すると、観測者に働く加速度と逆向きの加速度で離れていく風に見えます。

つまり、地面に静止した状態で見る事で物体は運動していません。

しかし、観測者自身が加速度運動しているので物体が運動した風に見えます。

観測者の立場から見ると、実際に物体に力が働いていませんが、

見かけの力が働いているとして力Fを設定する事で運動方程式が成立します。

つまり、m-a＝Fです。

 

加速度系（非慣性系です）いにょる観測の立場は、観測者の加速度（aです）と逆向きに、

大きさ（maです）の見かけの力を慣性力として物体に加える事ができます。

公式は、-ma=Fです。

台の上の質量はm、加速度はa、逆向きの加速度は-a、見かけの力はFとします。

 

加速度運動をしながら運動する時は、観測者の加速度方向と

逆向きにma（慣性力です）である見かけの力が1つ加える事が可能です。

下向きの慣性力を加えてつり合いを組み立てます。

T=ma＋mg=m（a＋g）によって、静止系慣性力の計算式と等しい解が求める事ができます。

物体の状態を観測する立場が地面にあったり、エレベータ内で合ったりするなどの

物体の運動式は、同じ答えになります。

つまり、地面から観測した場合の物体の状態は等加速度運動、

エレベータ内から観測した場合の物体の状態は加速度運動と静止状態です。

静止状態の方が物体の動きを簡単に理解できやすく、力の関係式を立てやすいです。

静止系慣性力と加速度系慣性力について

①静止系慣性力は、地面に静止して観測する立場です。

観測者は、エレベータの外の地面に立ってエレベータ内の重りです。

重りは、等加速度運動をしている状態です。

運動方程式によって、ma=T-mg、T=ma＋mg=m（a＋g）です。

静止系慣性力の張力は、T=m（a＋g）です。

 

②加速度系慣性力は、加速度運動をしながら観測する立場です。

観測者は、エレベータに乗って重りと一緒に運動しているので、重りは静止している状態です。

力の釣り合いにより、0=T-ma、T=mgです。

加速度系慣性力の張力は、T=mgです。

しかし、静止系慣性力の張力と比較すると計算結果が異なります。

実は、観測者自体が等加速度運動の立場になっている事が問題です。

 

本来、物体の状態に関する観測としてニュートンの運動の法則を活用します。

観測者は、地面の上に静止している状態を観測する事が前提だからです。

つまり、観測者が静止した状態である事を前提として基準を設けます。

しかし、加速度運動をしながら物体を観測する事で物体の見え方が変わります。

加速度運動しながら観測している状態が必要です。