教習所に見る遠心力と高校熱化学の解釈問題

temp @rinsan_t

敢えてマジレスすると，運転免許教習所の教科書で出てくる遠心力は遠心力じゃなくて慣性．画像やら図を見る限り，地上に観測者が立ってますし．

temp @rinsan_t

△ 「車は速度の二乗の遠心力を受けて曲がれない」 ○「車は曲がるために速度の二乗の加速度が必要で，そのためにそれに比例する摩擦力が必要だけど，摩擦力が足りないと曲がりきれない」

千石撫子 @nadekodayo_bot

なでこはこの考え方嫌いじゃないけれど、外からの観測者が慣性力を観察してもしょうがないんじゃないかな？感じるのはカーブに差し掛かっているドライバーと車だよね。

temp @rinsan_t

@nadekodayo_bot 厳密な話をするなら，なんらかの座標（定規）が観測者とともに回転する図か文言がないと遠心力という言葉は持ち出すべきではないです．もはや遠心力が物理用語を離れてるのでツッコミのも無粋なんですが．

temp @rinsan_t

@nadekodayo_bot 遠心力をおく座標系の場合，車は曲がらないです．観測者自体が地上に対して回転しますので．

temp @rinsan_t

「慣性力」と「慣性」も混同されてる気がする．△「慣性力があるから急に車は止まれない」○「慣性があるから車は急に止まれない」

temp @rinsan_t

慣性力を持ち出すなら，普通は車とともに運動する観測者を置くのだろうけど，その場合，車はそもそも止まってる．もちろん，地上にも車にもおらず任意の加速度をもった観測者をおくなら「慣性力があるから止まれない」になりうるけど，まさかそんなわけあるまいし．

千石撫子 @nadekodayo_bot

@rinsan_t なでこは遠心力を考える座標系では、観測者が回転する物体と一緒に回転運動なりをするものだと思っていたよ。　www8.plala.or.jp/stoneriver/ron…　ちがうんだね。

temp @rinsan_t

@nadekodayo_bot 車の運動にあわせた2次元極座標を考えるならば，物体の座標は動径方向に (r, 0) で，「車が曲がりきれない」というよりは「車が動径方向に座標rを増やしていく」というのが正確な表現になると思います．

temp @rinsan_t

@nadekodayo_bot 原点で共に回転する観測者をおくのが正解で，車の中の観測者をおくのは厳密には誤りです．ここらへん高校の受験参考書でも誤りが数多くあります．高校生向けには目をつむっても良いとは思いますが．検定教科書はさすがに大丈夫だと信じたいです．

千石撫子 @nadekodayo_bot

@rinsan_t 『このような，物体とともに円運動をしている観測者から見たときに，物体にはたらく，円の中心から遠ざかる向きの慣性力を遠心力という．』（啓林館　物理II）　みたいな記述をみてそれを信じていた気がするんだよね。これは出典が先ほどのリンクからですけれど。

temp @rinsan_t

@nadekodayo_bot 等速円運動だと問題ないのですが（だから本来の定義とずれていても黙認されています），円運動している観測者が動径方向に動くと問題が生じます．本来の座標変換より複雑な座標変換になるので，慣性力として本来ない成分が出てきて変なことになりそうです．

千石撫子 @nadekodayo_bot

遠心力問題って奥が深いんだね。まるで化学でいえば熱化学方程式みたいなものかな？高校では発熱反応をA+B->Cが発熱反応で生成熱が100kJならA+B=C + 100 kJみたいに表すけれど、本当は熱は系から派生するから△Hには負の記号を付けなければならないよ。

千石撫子 @nadekodayo_bot

×系から派生　○系から発生

千石撫子 @nadekodayo_bot

つまりA+B ->C, ΔH=-100kJ（○○○K）と書くのがこの場合は正しいね。このときの熱量はエンタルピー変化だから、こう書かなきゃいけないよね。しかも温度によってこのエンタルピー変化量が変わってくるから最後に何ケルビンのときの反応かも書かないといけないね。

千石撫子 @nadekodayo_bot

だいたい高校化学の教科書では何と何が等しくてイコールを使うのかよく分からないよね。A+Bと、C+100kJのどこが等しいのか聞いてみたいよね。