どうも、本物しこうです。
今回は前回予告しました円運動です。一応、野球・ソフトボールに関係する高校物理の単元としてはこのテーマが最後となります。円運動に関係する野球・ソフトボールの動きは主にバットのスイングとソフトボールの投球(ウィンドミル投法)になるかと思います。
では、公式・法則の紹介です。等速円運動以外は受験生でなければ読み流しで大丈夫かと思います。(受験生でも下記内容ではよく理解できないとは思いますが。。。)
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[等速円運動]
周期T〔s〕=1/n=2πr/v=2π/ω
速さv〔m/s〕=rω ※向きは円運動の接線方向
加速度a〔m/s^2〕=rω^2=v^2/r ※向きは円の中心方向
運動方程式(中心方向) mrω^2=F または mv^2/r=F
回転数:n、半径:r〔m〕、角速度:ω〔rad/s〕=θ/t、向心力:F〔N〕
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[慣性力]
ex.止まっていたバスが進行方向前向きの加速度運動をすると乗客は後ろ向きに力がはたらいているように感じる。逆に、動いていたバスが止まろうとすると乗客は前向きに力がはたらくように感じる。この見かけの力を慣性力という。
[遠心力]
円運動の場合に現れる慣性力を遠心力という。
[単振動]
運動方程式 ma=-Kx (K:正の定数)
変位x=Asinωt
速度v=Aωcosωt
加速度a=-Aω^2sinωt=-ω^2x
→ω=√K/m
m〔kg〕質量 ω〔rad/s〕角振動数 t〔s〕時間 x〔m〕変位 v〔m/s〕速度 a〔m/s^2〕加速度
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等速円運動の式のうち速さv〔m/s〕=rωが野球・ソフトボールには重要かと思います。すぐに思いつくのはバットのスイングとソフトボールの投球(ウィンドミル投法)では双方ともスピードvを大きくするためには、腕の振る速さを意味する角速度ωを大きくすることが重要であることが理解できます。一方、腕の長さを表す半径rは個体差にも左右しますが、バットのスイングについてはバットを長尺にすることでrを大きくすることはできると思います。あとは、ご飯をたくさん食べて体を大きくすることでしょうか。
次回は等速円運動の野球・ソフトボールに関係する練習問題があれば紹介したいと思います。練習問題がなければ、公式に活用する数値・パラメータの紹介にしようと思います。