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慣性力とは?

かんせいりょく

慣性力とは、加速度運動する観測者が見かけ上感じる仮想的な力のことで、遠心力や電車急ブレーキ時に感じる力がその代表例です。

慣性力(inertial force)とは、加速度を持つ非慣性系(加速系)の中で観測者が体験する見かけ上の力のことです。ニュートン力学では、力の第二法則(F=ma)は慣性系でのみ成立しますが、現実には電車・車・回転体などの加速する乗り物の中で分析を行う場面が多く、その際に導入される補正的な仮想の力が慣性力です。

慣性力の大きさは「−m×系の加速度」で表され、系の加速度の向きと逆向きに作用します。実体を持つ力ではなく、加速系で運動方程式を使うための数学的な補正ですが、その系にいる観測者は現実の力と区別なく体感します。

身近な慣性力の例を挙げると次の通りです。

  • 電車の急ブレーキ:電車(系)が前方向に減速すると、乗客は前方へ押し出される感覚を受ける(後退する加速度に対し前向きの慣性力が働く)
  • 遠心力:回転する系での慣性力で、円の外向きに感じる。洗濯機の脱水や曲がり角での体の傾きがこれに当たる
  • コリオリ力:回転系での運動物体に働く慣性力で、台風の渦巻き方向などに影響する

一般相対性理論では、重力と慣性力は等価(等価原理)とみなされ、これが曲がった時空の概念につながります。慣性力は工学・気象学・宇宙工学など幅広い分野で重要な概念です。

使い方・例文

車が急カーブを曲がるとき、乗客がカーブの外側に引っ張られるように感じるのは遠心力(慣性力の一種)によるもので、実際には乗客の慣性(直進しようとする性質)が生じさせる見かけ上の力です。

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