💡 ヒント:円錐容器の内側での等速円運動

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

円錐の内側のなめらかな面を、おもりが水平な円を描いて回る状況。**垂直抗力 \(N\) が傾いた方向にはたらく**ので、その水平成分が向心力、鉛直成分が重力とつり合います。円錐振り子と力の構造はそっくりです(張力の代わりに垂直抗力)。

✏️ 求めるもの

円錐の内側で等速円運動する物体の角速度や周期、垂直抗力。傾き角 \(\theta\)、半径 \(r\)(または高さ)が与えられている。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 角度の定義を確認:「\(\theta\)」が壁面と鉛直のなす角水平のなす角かで sin と cos が入れ替わる。図をよく見る
  2. 力の図を描く:重力(下)、垂直抗力(壁に垂直)の 2 つだけ。これを鉛直成分・水平成分に分解
  3. つり合い + 運動方程式:鉛直方向はつり合い、水平方向は向心力としての運動方程式。2 式から \(N\) または \(\omega\) を解く
注意

円錐振り子(糸でぶら下げる)と**円錐容器の内側の運動**は、力の名前が違うだけで構造は同じ。糸の張力 → 垂直抗力に置き換わるだけ。\(\theta\) の定義(鉛直 or 水平のどちらから測るか)に細心の注意。