自由落下 と 遠心力

質問

人工衛星やスペースシャトルが落っこちないのは、
自由落下しながら自身が接線方向に運動しいる
からだと思っているのですが、

地球の周りを回転しているからその遠心力と引力
がつりあって、落ちてこないと言う意見もあり、
そういう風に書かれた物理の本もあります。

この、遠心力と引力がつりあっていると言う見方
（表現）は正しいのでしょうか？

遠心力と引力がつりあっていれば、残るのは自身の
運動だけになるので、接線方向に飛んで行ってしま
い円周運動が出来ないと思うのですが。

回答No.3

noname#9431 · ベストアンサー

USKUROさんのおっしゃている2つの見方はどちらも正しいです。

前者の説明は、地球が静止している座標系で見た記述、
後者の説明は、人工衛星の静止している座標系でみた記述
です。

で、後者の場合、遠心力が働いていて、これが地球からの引力とつりあって見えるのですが、このとき、
「人工衛星の静止系」で見ているので、
接線方向に飛んで行くという心配はありません。

USKUROさんの疑問の原因は2つの説明の立場をごっちゃにしてしまったことです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

やはり、やはり、どちら側から観測したかが問題
みたいですね。

と、いうことは、どうして落ちて”来ない”のか
という問いには前者の答えが正しいという事ですね。

回答No.4

sanori

「自由落下しながら接線方向に運動」が運動の説明としては正しいです。

一方、「遠心力と引力がつりあっているから」も正しいです。
しかし、運動の記述としては、前者より情報量が少ないです。
「遠心力と引力がつりあっているから」というのは、地球の重心と人工衛星との距離が離れもせず近づきもしないことの説明のみです。
円周方向に運動することについては、記述していません。
しかしながら、「遠心力」が暗に円運動していることを意味として含んでいるのであれば、十分な記述でしょう。

さて、
再び「自由落下しながら接線方向に運動」に戻りますが、
この記述は、円運動に限定されません。楕円運動にも適用できます。
自由落下しながら楕円の接線に沿って楕円の接線方向に運動し、やはり、いつまでも地上に落っこちません。
楕円運動の場合は、遠心力と引力は釣り合っていません。（ただし、地球に最も近づいたとき瞬間と最も遠ざかった瞬間だけは釣り合う）

お礼

ご回答ありがとうございます。

なるほどです。

皆さんのおかげですっきりしました。
ありがとうございました。

回答No.2

SCNK

遠心力は接線方向に運動することによって生じる力です。外部から力が加わらなければ、そのまま接線方向へ飛び去りますが、重力などの引力があるため進路を曲げられます。そうすると軌道上の衛星内部などの中では、ちょうどカーブを曲がる車内で体が外側に傾くように力が働いたように感じます。これが遠心力なのです。

つまり遠心力という言葉を使わないで説明したのが前者ということでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。

やはり、どの立場から観測したかで表現が変わる
という事なのですね。

回答No.1

nabla

見方の問題なんです。
地上にいる人にとっては
「あいつら重力に引っ張られてるのになんで落って来ないんだ？」
→「宇宙船はかなり速いから重力に引っ張られて落ちるけどそのぶん地球が逃げるから（地球は丸いためある程度速ければそういうことも可能だというのはイメージ出来ますね？）落ちてこないんだ」
と思うわけです。（ある意味永久に落ち続けていると言ったところでしょうか）
宇宙船の中にいる人にとっては
「何を言ってるんですか。宇宙船には重力だけじゃなくって遠心力が働いてるじゃないですか。つり合ってるんだから落ちるはずないですよ」
と思うわけです。（実は遠心力はぐるぐる回っている人だけが感じることのできる見かけの力（難しい言葉で慣性力といいます）でまわっていない人にとっては遠心力はないのです）
なんか分かりにくい回答になってしまった気もします。すいません。

お礼

ご回答ありがとうございます。

宇宙船を見るか、宇宙船から見るかで見方が違うという事ですね。なんとなく解った気がします。