円運動は向心力(中心向き)のおかげで円軌道を描けています。なので円運動をしているということは何かしらの向心力が働いているはずなのです。暗記してもいいですが、単振動に戻して変位を2回微分すると加速度が出てそれが中心向きになっているというので説明がつきます。
静止摩擦力なのは少し疑問ですが、おそらく動く直前(ギリギリのケース)を考えているか、ビーズが変な動き(円ごと動くみたいな)をしているかだと思います。
向きについては重力を打ち消すような接触力が何かしら存在し、それを垂直に分解したのが垂直抗力、平行に分解したのが摩擦力と定義したのでもちろんその方向に働きます。
こんな感じでどうでしょうか!
物理
高校生
等速円運動です。
なぜ動いてるのに静止摩擦力なんですか?
なんでこの向きに働くんですか?
円運動では合力が中心向きというのは暗記するしかないのですか?
問3
ビーズにはたらく力は次図のようになる。
垂直抗力
N
重力
mg
静止摩擦力
f
ビーズは等速円運動するので,合力は常に中心方向を向く。 合
力の大きさ Fは,角速度の大きさをωとすれば,F=mRw² と
2π
表せる。 w=
であるから,
T
T
F = mR( 27 )² = 4x²mR
2
T2
9 の答④
ビーズは等速円運動するので, 円の接線方向の加速度は0で
ある。 ビーズが図3の位置にあるとき, 接線方向についての力の
つり合いより, f=mgsin0
2π
ここで, 0=wt= -t であるから,
T
f=mg sin 2 t
2π
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