慣性力②（慣性力の問題演習とみかけの重力）
１．導入
前回，加速度運動している観測者（非慣性系）から物体を見るときには， 慣性力を加えなければならないと学習しました。 今日は問題演習をしながら理解を深めていきたいと思います。
２．慣性力の問題演習②
では次の問題を解いてみてください。
解答です。
（３）のように，加速しているままで，糸が切れると，
初速度０で糸の方向に落下していきます。
つまり，斜めに重力がかかっているのと同じように運動します。
よって，慣性力と重力の合力を「みかけの重力」といいます。
例えば，糸がつながっている状態で振り子のようにおもりを振らせると，
おもりは「みかけの重力」の方向を中心として振動します。
「みかけの重力」はたまに出てきますので，
頭のどこか取り出せるところに置いておいてください。
※自由落下しているエレベーターの中に観測者がいるとします。 この中で物体の運動を見ると，慣性力は鉛直上方にmgだけかかります。 よって重力と慣性力の合力「みかけの重力」は０になります。 この状態と宇宙空間で重力０とは違うのでしょうか？ ここに差がない，同じものだと考えたのがアインシュタインです。 （前回の説明の補足でした）
３．慣性力の問題演習③
最後にもう一問。
ちょっと難しいですね。でも（４）までは物理Ⅰの範囲です。解答です。
まず，台には物体から垂直抗力が働きます。
これは台が物体を押す垂直抗力と作用反作用の関係にあります。
この垂直抗力によって台は右に動くのです。
そして，台の上にいる観測者からは，物体は斜面上を滑り降りているように見えますが，
慣性力が加えなければいけないことを忘れないでください。
計算が複雑ですが，これはがんばって解いてね。
計算が合っているか不安になったのであれば，
①単位は合っているか？
②特殊なケースで合っているか？
確認してください。特殊なケースというのは例えば，台の質量が非常に大きいときです。
Mが無限大ならば台は動かないので，（１）（２）で求めた答えと同じになるはずです。
これだけで合っている証明にはなりませんが，少し安心します。 慣れてくると暗算で確認できるようになりますので，練習してみてください。
生徒からの質問：「床から見たら解けないのですか？」
いやーその質問は大変ですよ！できます。やってみましょう。
まず，外から見たら物体はどのような運動をするかわかりますか？
斜面上を滑りますが，その斜面ごと移動しています。
実際よくわからない。こういうときはすごく一般的な座標を設定して，
加速度も単純な方向に取っておきます。
そしてその方向に運動方程式をたててみてください。
（当然，台の運動方程式は先程と変わりません）
これでいいのですが，困ったことが起きています。
変数はax，ay，A，N2の４つありますが，式が２つしかない！このままでは解けません。
ではどうするかというと，「束縛条件」というものを考えます。
ここでは「物体は斜面から離れない・斜面上を運動する」という条件があります。
これを式にすると，以下の通りで，これで式も４つになるので計算できます。
このように計算できますが，先程求めたa2を出すにはさらに計算する必要があります。 上の式をもとに自分で計算してみてください。
４．まとめ
これで慣性力を終わりにします。これから円運動に入りますが， 慣性力を使って解くこともできます。 どちらでも構いませんが，どちらにするかははっきりさせてください。
授業を終えて。。。
最後の束縛条件のところは難しい。実際に授業ではもう一時間かけて，
慣性系からの解法と円運動の方向だけ学習しました。
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