円運動③
１．導入：ジェットコースター
速度、加速度、向心力の向きや公式などを確認しておきます。
今日はジェットコースター！を考えていきます。
「図のようなジェットコースターがあったとします。
摩擦がないとして、静かにレールにコースターを置いたとしてら･･･
２択！最高点と同じ高さで１周できるかできないか？」
↓ ↓ ↓
「力学的エネルギー保存の法則もあるしなー」
↓ ↓ ↓
「答は、最高点より上でないと、エネルギー保存則があっていても一周しません！」これが今日のポイントです。
２．鉛直面内の円運動
典型的な糸の問題とジェットコースターの問題演習を行います
等速でない
→向心力は一定でない（公式より）
→速さを求めるには、力学的エネルギー保存則を使う
→１回転する条件は「最高点で、張力や垂直抗力が０以上になること」
※「最高点で速さが０以上」という条件は緩すぎる。最高点で速さが０になったとしたら、
そこから自由落下していくわけで、そんな運動はあり得ないとわかる。
典型的なジェットコースターの問題で、
「最下点を通過する直前と直後のコースターが受ける垂直抗力を求めなさい」というのがあります。
直前は理解できますが、直後は同じ水平面なのに何が違うのか？
これは「その後コースターは上に登らないといけないから」です。
つまり、上向きの速さはない状態から上向きの速さがある状態に移行しなければならない。
このときに力は必要になります。
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