中央部隊とは

中心の力とは、オブジェクトの中心とその中心から別の点までの距離にのみ依存する方向と大きさを持つ力です。 中心の力が作用する方向は、オブジェクトの中心と他の点を結ぶ線に沿っている必要がありますが、力の大きさは2つの間の距離または半径のみに依存します。 中心力の例は、重力、静電力、およびばねからの力に見られます。 軌道運動を引き起こすことができるのは、重力と類似の力の2種類の中心力のみです。

ニュートンの万有引力の法則では、2つの物体間の重力は常に互いに向かっているとされています。 さらに、力の大きさはオブジェクト間の距離の2乗に反比例します。つまり、オブジェクト間の距離を2倍にすると、力は4分の1になります。 1つのオブジェクトが他のオブジェクトよりもはるかに大きい場合、配置は中心力の基準を満たします。

類似の中心力は、電荷を持つ粒子間の静電気力です。 重力と同様に、静電力は2つの粒子間の距離の2乗に反比例します。 ただし、重力とは異なり、静電相互作用は質量ではなく電荷の積に比例します。 また、非常に小さな規模で支配する傾向があります。 数学的に言えば、重力と静電力の大きさは両方とも逆二乗の法則に従います。

バネとオブジェクトの相互作用により、異なる種類の中心力が生じる可能性があります。 バネによって生成される力は、バネが平衡長から伸びる距離に比例します。 ばねをその平衡長さから2倍の距離に引き伸ばすと、引力が2倍強くなります。 この種の挙動はフックの法則として知られており、スプリングだけでなく、ほとんどの固体金属を含む線形弾性材料でも見られます。 ばねまたは適切な材料が中心に固定されると、それも中心力の基準を満たすことができます。

オブジェクトまたは粒子間の距離を大きくすると、逆二乗法とフックの法則によって支配されるシステムでは効果が大きく異なりますが、これらの中心力の両方が閉軌道運動を生成します。 惑星は重力のために太陽の周りを公転します。重力は、逆二乗の法則に従う中心力です。 同様に、帯電した粒子は、静電力により反対に帯電した中心を周回することができます。 あまり知られていない事実は、中心に固定されたばねが、他の力が無視できる場合に、物体を中心に公転させることです。 単純な調和運動は、そのような例の1つであり、1つの次元のみに沿って移動するように制限されています。