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等速円運動の計算(角速度・周期・向心力)

更新:2026年9月

周期・振動数(Hz)・回転数(rpm)のどれか1つと半径を入れると、角速度、円周上の速さ、向心加速度、向心力をまとめて計算します。

m
選んだ種類に合わせて、秒・Hz・rpmのどれかで入れます
くわしい条件を変える(なくても計算できます)
kg

計算方法

角速度 ω = 2π ÷ T = 2πf(T は周期、f は振動数) 速さ v = ωr 向心加速度 a = ω²r = v²÷r 向心力 F = ma

例:半径0.5m、周期2秒で回ると、角速度は2π÷2≒3.1416rad/s、円周上の速さは3.1416×0.5≒1.5708m/sです。質量1kgなら、向心力は約4.93Nになります。

回転数(rpm、1分間に何回転するか)は、振動数fに60をかけた値です。等速円運動では、速さの大きさは変わりませんが、向きが常に変わり続けるため、中心に向かう加速度(向心加速度)が生まれます。

式の意味を説明します。角速度は1秒あたりに回る角度で、1周が2πラジアンなので周期で割ると出ます。円周上の速さは、角速度に半径をかけた値です。半径が大きいほど、同じ回転でも速く動きます。向心加速度は中心に向かう加速度で、角速度の2乗に半径をかけた形です。これに質量をかけると向心力になります。

例:半径0.75m、周期3秒、質量1.5kgなら、角速度は2.0944rad/s、速さは1.5708m/s、向心加速度は3.2899m/s²、向心力は4.9348Nです。

気をつけること。速さが一定の等速円運動を前提にしています。空気の抵抗やひもの重さは考えていません。角度の単位はラジアンです。向心力は中心へ向かう力で、遠心力は回っている側から見たときの同じ大きさの力です。

出典:文部科学省 中学校学習指導要領解説 理科編/高等学校学習指導要領解説 物理編

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よくある質問

角速度の求め方は?

ω = 2π ÷ 周期 です。周期2秒なら、角速度は約3.14rad/sです。

向心力と遠心力はどう違う?

向心力は中心に向かう本当の力、遠心力は回転する物の上で感じる、外向きの見かけの力です。大きさは同じです。

回転数(rpm)から角速度を求めるには?

まずrpmを60で割って振動数f(Hz)にし、2πをかけます。

半径が大きいと向心力はどうなる?

角速度が同じなら、半径が大きいほど速さも向心力も大きくなります(F=mω²r)。

周期と振動数の関係は?

振動数は周期の逆数です(f=1÷T)。周期2秒なら、振動数は0.5Hzです。

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