遠心分離機において回転数を2倍にすると遠心力は何倍になるか。

解説

遠心分離機における遠心力は、回転半径と回転速度の2乗に比例します。F = m・r・ω² の関係式において、速度ωが2倍になると、その2乗であるω²は4倍になるため、遠心力も4倍になります。これは、遠心力の物理学的な定義に基づくものです。

選択肢ごとの解説

• 1. 遠心力は回転速度の2乗に比例するため、速度が2倍になった場合、遠心力は2倍ではなく4倍になります。正しくは：4倍選びやすい理由：物理量が単純に比例関係にあると誤解しやすいことや、安易に2倍という数字に飛びつきやすいからです。混同注意：単純な比例関係（例：質量が2倍になれば重さも2倍）
• 2. 正解。遠心力は回転速度の2乗に比例するため、回転速度が2倍になると、遠心力は2² = 4倍になります。選びやすい理由：正しい知識があれば直接選択できます。
• 3. 遠心力は回転速度の2乗に比例するため、速度が2倍になった場合、遠心力は2³ = 8倍ではなく4倍になります。正しくは：4倍選びやすい理由：速度の3乗と混同する可能性や、他の物理法則（例：体積が辺の長さに比例する場合の3乗）と混同する可能性があります。混同注意：速度の3乗に比例する物理量
• 4. 遠心力は回転速度の2乗に比例するため、速度が2倍になった場合、遠心力は2⁴ = 16倍ではなく4倍になります。正しくは：4倍選びやすい理由：誤った指数計算（例：2の4乗）をしてしまう可能性があります。混同注意：2の4乗などの誤った指数計算
• 5. 遠心力は回転速度の2乗に比例するため、速度が2倍になった場合、遠心力は2⁵ = 32倍ではなく4倍になります。正しくは：4倍選びやすい理由：非常に大きな指数で誤って計算する可能性があります。混同注意：2の5乗などの誤った指数計算

国試ポイント

遠心力の計算式と、回転速度が遠心力に与える影響（2乗に比例）を理解すること。物理学の基礎的な法則を臨床検査の機器操作に応用できる知識が求められます。

混同注意

回転速度の変化が遠心力に単純に比例する（2倍なら2倍）と混同しやすいですが、遠心力は速度の2乗に比例することを正確に理解する必要があります。速度の単位と時間の単位が関わる他の物理量との混同にも注意が必要です。

次に同じ論点が出たら

同様の問題が出た場合は、遠心力と回転速度の関係が「2乗に比例する」ことをまず確認し、速度の変化が遠心力に何倍の影響を与えるかを計算します。

関連知識

遠心分離の原理：沈降速度は粒子径の2乗、密度差、遠心力に比例し、液体の粘度に反比例します。また、G値（相対遠心力）は遠心力を重力加速度で割った値であり、異なる遠心分離機間での遠心力の比較に用いられます。