物理のトリビア

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 地球はロケット以上の速さで太陽の周りをまわり、音の速さ以上で回転してるって知ってた?

解説1:地球は1年に1回太陽の周りを公転をしています。その公転の速さはいくらでしょう?地球と太陽の距離はおおよそ15000万km、おおざっぱに公転軌道を円として計算すると

  150000000×2×3.14/(365×24×3600)=約30km/秒

  一方ロケットの速さは、地球の重力からの脱出速度として計算するとエネルギー保存の関係から脱出したあとの運動エネルギーが地表面での位置エネルギーに等しいので

  mv2/2=GmM/R=2mgR  地球の半径を6400kmとすると

0=√(2Rg)=√(2×6400000×9.8)=約11km/秒

 

地球に乗っているわたしたちがそんな猛スピードを感じないのはどうして?

 

公転運動する際、太陽の方向に向かう加速度は

  ma=mv2/r a=302150000000=約6mm/秒2

つまり1秒間で約3mm(x=at2/2)しか動きません。つまり公転する地球はほとんど等速直線運動しているから感じないのです。

 

解説2:自転は場所によって異なります。日本は北緯35度なので

cosθ=6400×cos35°=6400×0.825200kmの半径の円を1日1回自転します。

5200000×2×3.14/(24×3600)=約380m/秒

音速は15°Cで340m/秒

自転の加速度は 38025200000=約3cm/秒2 これも非常に小さく自転も等速直線運動とかわらないので感じない。

 

解説3:自転と慣性の法則

高さ10mの塔から落とした石は約1.4秒で地面に落ちる。そのとき塔は500m進んでいるので石は塔から500m離れて落下する?石も自転しているから慣性の法則によれば石も同じだけ進む。(注:石の方が10m高かった分速度は速いので塔より少し前に落ちる。つまり自転の影響で石はほんの少し東へ落ちるよ。)

 

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