考察ミス
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2012.06.14


    

  質量 の重りの球が、 摩擦なく自由に滑れるレールGEがあります。 バネ定数 のバネが自然長のときに、 重りはGEの中点Oの位置にあります。 このレールを水平に保ったまま点Оを中心に反時計回りに角速度 で等速回転させたところ、 重りが速さ で E 端に向かって等速直線運動を始めました。 バネが 伸びたときのバネが縮もうとする力は で、 このときに重りが受ける遠心力もまた です。
このとき、 重りの点Oを中心とする回転の速さ ( ) は、 次の式で表されます。
    
重りが移動し始めてからの時間を とすると、 次の式が成り立ちます。
    

  観察者Aは の値をつぶさに観察し記録しました。また、観察者Bは の値をつぶさに観察し記録しました。 そして、 それぞれが次のような関係性を発見しました。
    
そこで2人は相談して、 次のような式を作りました。
    
  しかし、 これは間違いです。 この式から、 「 にも にも比例する。」 ということを言うためには、 が独立であることを示さなければならないのです。 つまり、 を固定しても が自由に変化し、 を固定しても が自由に変化することを示さなければならないのです。 実際は、 次の2つの式が成立しているわけです。
    
これらより、 次の式が成り立ちます。
    
  この式を見て、「 の平方根 と の平方根 に比例している。」と考えることも間違いです。 が独立していない場合、「 にも にも比例する。」ということを表す式は次の式です。