高校基礎Chapter 5約7分
摩擦力と垂直抗力
摩擦力は「面が物体を押し返す力」に比例する。大きさを求めるにはまず垂直抗力を出す。
#摩擦力#垂直抗力#静止摩擦#動摩擦#摩擦係数
つまり「面が押し返す力 × 摩擦係数」
垂直抗力 N = 面が物体を垂直に押し返す力
摩擦力 f = 面が物体の運動を妨げる力
静止摩擦 vs 動摩擦
| 種類 | 特徴 |
|---|---|
| 静止摩擦力 | 加えた力と等しい(最大値まで) |
| 最大静止摩擦力 | 動き出す直前の最大値 |
| 動摩擦力 | 動いている間。一定。最大静止より小さい |
「最大静止 > 動摩擦」→ 動き出すまでが一番力が必要。
斜面上の垂直抗力
斜面角 θ の場合:
N = mg ではない。コサインがつく。
動かない条件
動かす条件(斜面上):
💡豆知識
スポーツ選手がスパイクを履くのは摩擦係数を上げるためだ。サッカースパイクの歯は地面に食い込み、摩擦力(横方向の力)を大きくして急な方向転換を可能にする。一方、アイススケートの刃は接触面積を極端に小さくして圧力を高め、氷を一時的に溶かして水の膜(極めて小さい摩擦)で滑る。摩擦係数のコントロールが多くのスポーツ用具の設計の核心だ。
⚠よく間違えるところ
「N = mg」が成立するのは水平面のみ。斜面では N = mgcosθ、加速しているエレベーターの中では N ≠ mg。問題で「垂直抗力 N を求めよ」と言われたら、必ず運動方程式(鉛直方向)から求める。N = mg と思い込んだまま計算すると全部間違いになる。
✓重要ポイント
まとめ
- f = μN(N:垂直抗力)
- 最大静止摩擦 > 動摩擦
- 斜面:N = mgcosθ
- N = mg は水平面のときだけ
まとめ
- f = μN(N:垂直抗力)
- 最大静止摩擦 > 動摩擦
- 斜面:N = mgcosθ
- N = mg は水平面のときだけ
// quiz
確認問題
Q1.最大静止摩擦力の式はどれか?
Q2.動摩擦力と最大静止摩擦力の関係はどれか?
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