向心力計算機

向心力という言葉はラテン語で「中心へ向かう」を意味する語に由来し、物体を円運動の軌道上に保つために必要な、円軌道の中心へ向かう合力を指します。向心力がなければ、運動中の物体はニュートンの第一法則に従って直線運動を続けます。車がカーブを曲がる、惑星が恒星の周りを回る、ひもにつながれた球、衛星が地球を周回する——そのような曲線運動を見たときには、必ず向心力が働いています。 向心力の式は F = mv²/r です。ここで F はニュートンで表した向心力、m は物体の質量（kg）、v は接線速度（円軌道に沿った速さ、m/s）、r は円軌道の半径（m）です。この式は、向心力が質量に比例して増え、速度の二乗に比例して増え（速度を2倍にすると必要な力は4倍）、半径が大きいほど小さくなること（同じ速度なら曲率が大きいほどより大きな力が必要）を示しています。 向心力は新しい独立した力ではなく、特定の状況でたまたま円の中心方向に働いている力に付けられた名前です。衛星の軌道では重力が向心力を提供し、車のカーブではタイヤと路面の間の静止摩擦力が向心力を提供し、ひもにつながれた球ではひもの張力が向心力を提供し、磁場中の荷電粒子では磁力が向心力を提供します。物理はどの場合も同じで、力の源だけが異なります。 よく混同されるのが向心力と遠心力の違いです。向心力は円の中心に向かう実在の力で、物体を円軌道上に保つものです。遠心力は、回転する（非慣性）座標系でのみ現れる見かけの力・虚構の力で、外向きに押し出すように見えます。両者は大きさが等しく向きが逆です。慣性系では向心力だけが存在し、回転系では両方が現れますが、見かけ上つり合います。 バンクのついた道路カーブは、向心力の原理を利用した工学的な応用です。バンクカーブでは道路が傾いているため、路面からの垂直抗力に内向きの水平成分が生じます。この水平成分が向心力の一部となり、タイヤ摩擦への依存を減らして、設計速度で車両がカーブを通過しやすくします。レーストラックのバンクカーブでは、平坦なカーブよりはるかに高い速度でコーナリングできます。 軌道力学も直接的な応用です。円軌道の衛星は、高度に応じた正しい速度を持ち、重力による向心力が軌道に必要な向心加速度と等しくなる必要があります。低い軌道ではより速く、高い軌道ではより遅く回る必要があります。国際宇宙ステーションは高度約 400 km を、約 7660 m/s の軌道速度で周回し、約 92 分で一周します。この計算機は、質量（kg、g、lb）、速度（m/s、km/h、mph、ft/s）、半径（m、km、ft、miles）に対応しており、さまざまな工学・物理の場面に使えます。