遠心力～なぜジェットコースターで１回転することができるのか？

こんにちは、けいタンです。

ジェットコースターに関する非常に面白い科学の不思議について解説していきます！

今回取り上げるテーマは？

今回のテーマはタイトルにもある通り遠心力です。遠心力は前回取り扱った慣性力よりも聞きなじみのある言葉でしょう。

そして今回解明する不思議は「なぜ、ジェットコースターで1回転できるのか？（真っ逆さまになっている瞬間があるのに落ちないのか？）」です。

確かに最近のジェットコースターでは1回転するものもありますね。（私は乗ろうとは思いませんが・・・皆さんは乗るのかな？）

そしてなぜ１回転できるのか？この記事をご覧になっている皆さんは分かりますか？（「安全ベルトをしているから」という答えはなしですよ！）

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ではまずは、今回の話の結論部分から始めていきます。

さっと答えを言ってしまいましょう。答えはジェットコースター（に乗っている人）に働いている遠心力が重力よりも大きいからです。

まず、重力についてですがこれは正直説明するまでもありませんね。今、この投稿を見ている皆さんもこの記事を書いている私にも働いている力ですね。

ちょっとだけ詳しく説明するとしたらニュートンの万有引力の法則により２つの物体間（人も含みます）には引力（ひきつけあう力）が働くのです。人間の場合は地球と万有引力が働いています。

この地球と私たちに働いている万有引力を重力と言います。そのため私たちの生きているこの地球では重力（下向きの力）が働いているのでジャンプしても必ず着地することになります（ということはスカイウォークとは無理なことだとわかるでしょう…まあ当たり前のことですけどね）。

では、次に遠心力とは何かを見てみましょう。遠心力とは、回転している物体に働く円の中心から遠ざかる向きに働く力のことです。

例えば、バケツに水を入れてぐるぐるバケツを回すと遠心力がどんなものか実感することができると思います。水はある程度の速さで回しても落ちてきませんよね（真上に来た時も）。

これは水に回転の中心（ここでは肩かな）から遠ざかろうとする力（遠心力）が働くために水がバケツの底に押し付けられるため水は落ちてこないのです。

ジェットコースターの場合も水をバケツに入れて回した時と同じで回転の中心から外へ飛び出ようとする遠心力が働き、乗っている人はジェットコースターの座席に押し付けられるため落下することはないのです。

最後に、遠心力は回転速度の２乗に比例し回転半径に反比例します。（多分、高校物理とかで習うのかな・・・導出は角速度とか微分とかややこしいので割愛させてください・・・また機会があれば導出もしようかな）

すなわちF＝ｍｖ²/rと表すことができます。（この式は正直分からなくてもいいです。式が分からなくても遠心力について少しでもわかってもらえたら私的にはそれで幸いですから）

＊ｍ：物体（人）の質量[kg]　ｖ：回転速度[㎞/h]　 r：回転半径[m]　 F:遠心力[N]

重力はF’=mgなので（ℊは重力加速度でおおよそ10[m/s]）実際に遠心力と重力をそれぞれ計算してみよう！

ｍ＝50㎏　ｖ＝100km/h　r=10m　g=10m/s²として計算してみると

F＝5000NでF’＝500Nとなるので　遠心力＞重力　となっているためこの例ではジェットコースターで逆さになっても落ちないことが分かるでしょう。

どうだったでしょうか？少しでも理解していただけたら幸いです。

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では今日はここまでです。最後までご覧くださりありがとうございました。

また別の投稿でお会いしましょう。けいタン
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