DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

酔う原因は力にある? 慣性力編

昨日の記事でも力に関することを書きましたが今回はその続編みたいな記事を書きたいと思います。

前回も書いたように力と言う物は質量を持つ物質に加速度を与える物理量のことであり、質量(kg)と加速度(m/s2)の積で、ニュートン(N)、または(kg・m / s2)で表わされます。

要するに力は質量と長さの積を時間の2乗で割っていることになります。

 

物理と言う科目はこれから始まると言っても過言ではないので苦手な人が多いみたいです...

更に訳の分からない公式もあるし...

 

とまあ、昨日の話と似ているが今日は慣性力について書いていきたいと思います。

 

1. 直線状の高速道路で酔わない訳は?

普通の道路で酔う人は多くいますが高速道路ではあまり気分が悪くならないことが多く、特に直線を走っていると全く酔う気配はありません。

その理由はと言いますと慣性力にあり、慣性力とは物質は一定の所にとどまろうとする性質があり、加速をして力がかかった時に力がかかった方向とは逆方向に力が働いているように見える現象だそうです。

...すみません。説明が下手なので慣性力で検索してください...

 

とまあ、簡潔に言うとブレーキを掛けると速度に変化が起こる、即ち加速度がかかるために質量を持つ物体には力がかかってしまうために酔ってしまうのです。

酔うという現象は力がかかるために生じると言っても過言ではないのです。

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まあ、正確には違いますがある質量Mの物体に加速度aがかかるとその物体に乗っている質量mの物体には逆方向の力(加速度a)が加わります。

 

これが急ブレーキが危険な理由であり、急ブレーキをかけるということは速度を急激に落とす、即ちマイナスに強く加速するということなので大きな力がかかってしまいます。

ここまでくると酔うだけではすみませんが...

 

大体想像できると思いますが高速道路で酔わない理由は一定の速度で走っており、一定の速度であるということは加速度が無い、即ち力がかからないからなのです。

 

また、円形の道路だと酔う理由は円運動をすると向心力と言う中心に向かう力が発生するがその運動をしている者に乗っている物体には逆に円の外側に向かう力、遠心力と言う慣性力がかかるからなのです。

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速度vで動いている質量Mの物質の上に乗っている質量mの物質には速度の2乗と円の半径に反比例した遠心力がかかる。

 

よくカーブが急な曲がり角ほど危険だと言われる理由は急な曲がり角、即ち円の半径が小さい曲がり角のほうが大きな力がかかってしまうからであり、

また、速度が速いほどより危険なのは速度が速いほど力がかかるからである。

 

とまあ、これが酔う酔わないの理由ではあるが今後は地球規模で考えたいと思います。

 

 

 

2. 実は赤道のほうが軽い?

地球は自転をしており、赤道での周囲は40,075kmぐらいであり、これを24時間で自転をしているため、自転速度は463.83 m/sとなります。

実は地球の自転に対してでも慣性の式は成り立ち、地球は円運動をしていると見なせます。

そして、赤道上にある物体には当然慣性力がかかり、遠心力、即ちここでは地球の外に投げ出される力が働いています。

では、その加速度、即ち速度の2乗÷地球の直径の値はどれほどになるのでしょうか?

地球の直径は6,378,137メートルですので...

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一応0.033731 m/s2 程度の速度で地球から投げ出されようとしていますが地球の重力加速度の約291分の1程度の大きさしかないため、投げ出されることは決してありません。

しかし、この加速度と相殺されるために遠心力が働かない北極点、南極点と比較したら大体重さが99.66パーセント程度になっております。

ほとんど変わりませんが体重が300kg程度あれば1kg程度軽くなっています。

まあ、質量は変わらないが...

 

また、遠心力は速度の2乗に比例するため、地球の自転速度が17.05倍以上になったら地球から放り投げられます

まあ、そんなに速い速度(マッハ23.26)で自転をすると地球自体が無事では済まなくなるが...