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遠心力・向心力①

ボーアモデルなどで出てくる遠心力。
これとクーロン力を等しく考えて出発している。

{ E=T+V}
{ E=\displaystyle\frac{1}{2}mv^{2}-\frac{e^{2}}{4\pi\epsilon_{0}r}}

この、ポテンシャルの項が、

{\displaystyle\frac{mv^{2}}{r}=\frac{e^{2}}{4\pi\epsilon_{0}r}}

このように考えるようだ。
余談だが向心力はcentripetal force,遠心力はcentrifuge force だ。
英語版のWikiで、物理の詳細な記載があるのは向心力のほうだ。

さて、一から確認しますぜ。

まずは等速円運動。
半径{r}の円を移動する点の時間{t}での位置は、

{l = \theta(t) r}

ちょうど一周まわったときは{2\pi r}なんだし、これはわかるわい。
ワタシは電験の勉強(確か35歳から始めたと思ふ)から理系の世界に入ったので、何でもすぐに{\theta=\omega t = 2\pi f t}に見えちゃうのよ。
発電機の回転のところだったんでしょうね、これ覚えたの。

まあいいや。
{ \displaystyle\frac{\theta}{t}=\omega \cdots (1)}
をお手元にお持ちください。

距離割る時間は速さよね。{x=vt}ぽんと思い出してもいいし。

{ v=\displaystyle\frac{l}{t}=\frac{r\theta}{t}}

これに{(1)}を代入、

{ v=r \omega \cdots (2)}

この{v}はtangential speedと呼ぶようだ。。。カッコイイ。
ここで手に入った(2)は有用だわ。

{\displaystyle\frac{v}{r}=\omega}

こうもとれるしね。