自転座標系 と 自公転座標系 との相対性
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2020.07.10____

A君とB君が常に同じ距離を保ちながら正面を向き合っています。
A君の座標系では、B君は原点を見つめたまま に静止しています。
B君の座標系では、A君は原点を見つめたまま に静止しています。

A君と同じ場所には自転していないA' さんがいます。
B君と同じ場所には自転していないB' さんがいます。
A君とB君を結ぶ中点には自転していないCさんがいます。

  A' さんからすると、 B君はA君の周りを の速さで反時計回りに等速円移動しています。 また、 A君もB君も の速さで反時計回りに自転しています。

  A' さんからすると、 A君の座標系は 「 等速自転座標系 ( 一般的には等速回転座標系と言われる )」であり、 B君の座標系は 「 等速自公転座標系 ( 私の造語 ) 」 です。

  A' さんの座標系における時刻 t でのB君の位置は です。
            
  A君の座標系では、 B君の速度や加速度は0です。 A' さんからするとA君の座標は等速自転座標系になります。 そこで、 等速自転座標系における加速度の公式を用いて、 A君の座標系ではB君の加速度が0であることを確かめてみましょう。

  等速自転座標系における質点の加速度 :
     

  A君の等速自転座標系におけるB君の運動データーは次のようになります。
      より、
     
     
     

  したがって、 A君の等速自転座標系におけるB君の運動方程式は次のようになります。
     


  さて、 このとき、 B' さんからすると、 A君はB君の周りを の速さで反時計回りに等速円運動しています。 また、 A君もB君も の速さで反時計回りに自転しています。 ということは、 B' さんが見るA君の運動 は A' さんが見るB君の運動 と同じであるということです。 B' さんからするとB君の座標は等速自転座標系であり、 A君の座標は 「 等速自公転座標系 」 になります。 このことを 「 自転座標系 と 自公転座標系 との相対性 」 と言うことにしましょう。
 また、 このとき、 Cさんからすると、 A君もB君もCさんの周りを の速さで反時計回りに等速円運動していて、 かつ、 A君もB君も の速さで反時計回りに自転しています。