向心力について

質問

向心力って、速度の方向(進行方向)に対して常に90°に作用しますよね。
だから、速度の大きさは変えず、
方向のみを変える…仕事をしない力だ、と習いました。
でも、向心力によって、速度の方向が変わって、少しでもその方向に進むから、円を描くんじゃないんですか？
そうら考えたら、向心力って、ほんのわずかでも仕事したってことにはならないんですか？
それとも、それは、無限に小さいから仕事はしてない、ってことですか？

それと、もうひとつ疑問なのが、向心加速度も、当たり前ですけど向心力と同じ方向に作用してますよね。
加速度って、例えばそれが 3 だとしたら、1秒間のうちに、その物体の速度をその方向に、3 あげる力が働いてるよ、ってことですよね。
向心加速度も加速度なんで、その方向に速度を生じさせるんですよね？
そしたら、目下すすんでる速度の方向と、向心加速度の生み出した速度の間で、ベクトル計算できませんか？
もし出来たなら、ベクトルの足し算の答えは対角線なんで、もとの速度より大きくなっちゃいませんか？
無限に短い間の話だから、無しですか？でも、その時出来た(つまり対角線)の方向だけ見るなんてずるいですよね。

わかりにくくてすみません…
多分、私、根本的な何かを履き違えてると思うのですが、あえてガンガン書いてみました。
回答よろしくおねがいしますm(._.)m

回答No.3

tawashi8

あー・・・、私もずっと前に質問者さんと同じくこのような疑問を持っていました。

向心力が仕事をしたおかげで中心軸周りを回転運動できるのではないかと私も思っていました。でも正確には向心力が仕事をした向きに物体は移動している訳ではないから、仕事をしていないという事になるのかなと考えています。例えば平面上に回転円板があり、円板上の中心軸と物体を糸で繋げて回転運動させたとします。もし向心力が仕事をしたとすれば回転軸から物体までの距離が短くなる必要があると思います。実際は中心から物体までの距離（半径）が回転に伴って徐々に小さくなっていき、回転軸へ吸い込まれるような事はないので、向心力は仕事をしていないという事になるのではないでしょうか。

また向心加速度の件ですが、ある地点Aで中心方向へ加速する時間は無限小の時間なので殆ど加速する事は出来ずに中心方向への速度は０になると考えられます。公式でいうv=atでtがほぼ０なのでv=０となり、中心方向の速度ベクトルの矢印は無いに等しくなります。ある地点Aから微小距離だけ移動し別の地点Bでも同様に向心加速度が生じますが、地点Aの加速度とは別の向きでもあり加速度の大きさも０となるので、回転し続けても速度が大きくなるということは無いという事になるのではないでしょうか。

私自身も似たような疑問を抱えていたし誰かに教えてもらった訳ではないので自信はありませんが、こんな感じではないかなと思っています。

回答No.2

foomufoomu

＞・・・だけ見るなんてずるいですよね。
たしかにずるいです。　でも、「それが現実」

何も摩擦の無いところで、回転運動させると、いつまでもまわり続けます。。。なので、「回転運動は仕事をしない」ということにしないと、つじつまが合わなくなります。
このような古典的な物理の理論は、「初めに実験あり」なのですから。

ずるいといえば、去年、実験的に証明されたことで大騒ぎになった「ヒッグス粒子」なんて、ずるさにかけては、回転運動なんかより、けた外れにずるいですね。。。でも、「それが現実」

回答No.1

tetsumyi

向心力によって、少しもその方向に進まない場合に円を描きます。
向心力によって、少しでもその方向に進む場合は、地球を周回する人工衛星のように楕円運動になります。

このような間違った考え方をしてしまうのは、向心力とか遠心力とか架空の理解しにくい言葉を物理学で使うからです。
向心力とか遠心力と言う言葉は無くすべきです。