マーケットへ買い物にいくと、手押しカートを使うことがある。
カートにはキャスター式の車輪がついているので、カートは押したとおり前後左右に自在に動く。
カートを前方へ進めるには、図１にて、左右のハンドルを均等な力ａ、ｂで矢印のほうへ押す。 もしカートが荷物で重ければ、動きだしに大きい力を要するので慣性の法則が思いだされよう。 けれども前むきに押すと前むきに進むことに疑問はない。
状況が変わるのは、カーブを曲がるときであろう。 カートの進む方向を図２のように変えていくとすると、カーブの中心点に向けて力 f を加え続けなけれならない。 力 f はもちろん遠心力に対抗するためで、カーブを急に曲がろうとすれば強い f を要する。
力 f は進行方向に対して横向きだから、f を加えるには図３のように、カートの真横から押すのが筋であろう（＋印はカートの重心）。 しかしわざわざそれも面倒だから、ふつうは両手でカートを押す体勢のままカーブを通過する。 それには、f を半分にした力 g を、左右のハンドルにそれぞれ加える。 これだけではカートが重心のまわりにまわってしまうから、それを打ち消すように、右手はａ、左手はｂという力を上乗せする。 力ａ、ｂは互いに逆向きで強さが等しい。 こうして右手は a＋g、左手は b＋g という力をそれぞれハンドルに加える。 重いカートでカーブを曲がるときに、気合を入れて腰を使うのは、こういう力のだし方を要するからであった。
さて、このように《横向きの力 f》をカートに加える図式は、将来の人工衛星につながるかもしれない。 図４は通信衛星が、地球へ電波を送っているところを表す。 こういう衛星はときどき、軌道のずれを修正して元に戻すために、ガスジェットを噴いて力をだす必要がある。 たとえば図中のように力 f をだす。 そのさい衛星の姿勢を崩さないように、力 f は重心を通るようにする。
衛星のガスは、年月がたてば消耗して、ついには無くなる。 そうなると、たとえ衛星のハードウェアが健全でも、軌道がずれていけば衛星は働けなくなってしまう。 これは大変もったいない。 そこで、タグ宇宙船というものが考えられた。 それは小型の宇宙船で、ガスジェットで力をだす機能をもつ。 タグ船（図４では斜線）は、問題の衛星に近寄っていって、ぺたんとくっつく。 そして力をだす機能を肩代わりする。
くっついたタグ船は、どうすれば力 f をだせるか。 図５において、まずは f のようにジェットを噴く。 これだけでは重心のまわりに姿勢を回してしまうから、それを打ち消すように、あわせてジェットａ、ｂを噴く。 この図式は、図３に見たカートへの力のかけ方にほかならない。
もし、肩代わりを欲しがる衛星が将来的に増えるなら、タグ宇宙船は現実になるかもしれない。 その基本原理は、買い物カートにあった。
カートを前方へ進めるには、図１にて、左右のハンドルを均等な力ａ、ｂで矢印のほうへ押す。 もしカートが荷物で重ければ、動きだしに大きい力を要するので慣性の法則が思いだされよう。 けれども前むきに押すと前むきに進むことに疑問はない。
状況が変わるのは、カーブを曲がるときであろう。 カートの進む方向を図２のように変えていくとすると、カーブの中心点に向けて力 f を加え続けなけれならない。 力 f はもちろん遠心力に対抗するためで、カーブを急に曲がろうとすれば強い f を要する。
力 f は進行方向に対して横向きだから、f を加えるには図３のように、カートの真横から押すのが筋であろう（＋印はカートの重心）。 しかしわざわざそれも面倒だから、ふつうは両手でカートを押す体勢のままカーブを通過する。 それには、f を半分にした力 g を、左右のハンドルにそれぞれ加える。 これだけではカートが重心のまわりにまわってしまうから、それを打ち消すように、右手はａ、左手はｂという力を上乗せする。 力ａ、ｂは互いに逆向きで強さが等しい。 こうして右手は a＋g、左手は b＋g という力をそれぞれハンドルに加える。 重いカートでカーブを曲がるときに、気合を入れて腰を使うのは、こういう力のだし方を要するからであった。
さて、このように《横向きの力 f》をカートに加える図式は、将来の人工衛星につながるかもしれない。 図４は通信衛星が、地球へ電波を送っているところを表す。 こういう衛星はときどき、軌道のずれを修正して元に戻すために、ガスジェットを噴いて力をだす必要がある。 たとえば図中のように力 f をだす。 そのさい衛星の姿勢を崩さないように、力 f は重心を通るようにする。
衛星のガスは、年月がたてば消耗して、ついには無くなる。 そうなると、たとえ衛星のハードウェアが健全でも、軌道がずれていけば衛星は働けなくなってしまう。 これは大変もったいない。 そこで、タグ宇宙船というものが考えられた。 それは小型の宇宙船で、ガスジェットで力をだす機能をもつ。 タグ船（図４では斜線）は、問題の衛星に近寄っていって、ぺたんとくっつく。 そして力をだす機能を肩代わりする。
くっついたタグ船は、どうすれば力 f をだせるか。 図５において、まずは f のようにジェットを噴く。 これだけでは重心のまわりに姿勢を回してしまうから、それを打ち消すように、あわせてジェットａ、ｂを噴く。 この図式は、図３に見たカートへの力のかけ方にほかならない。
もし、肩代わりを欲しがる衛星が将来的に増えるなら、タグ宇宙船は現実になるかもしれない。 その基本原理は、買い物カートにあった。
図１
図２
図３
図４
図５
目次へ戻る