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物理基礎~動摩擦力と静止摩擦力
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運動する向きをプラスと考えると、マイナス向きに一定の加速度が生じている。つまり、マイナスの向きに加速度を
生じさせている力が摩擦力と言える。
面上を滑る物体の接触面において、運動する向きとは逆向きにはたらく摩擦力を動摩擦力という。
動摩擦力の大きさを求めるときに使うのは、運動方程式ma=F(動摩擦力をもとする)
⇒質量と加速度がわかれば、運動方程式から力の大きさを求められる。
質量を大きくしても加速度は変わらないということは、運動方程式から動摩擦力の大きさは、質量に比例するということがわかる。
物体に働く力で、質量が大きくなると比例して大きくなる力といえば、垂直抗力
加速度がほぼ変わらず、質量が2倍になると、
垂直抗力が2倍になり、動摩擦力も2倍になる。
そして、動摩擦力の大きさは垂直抗力に比例するので、
・垂直抗力
垂直抗力
動
動摩擦力 動
動摩擦力F=比例定数×垂直抗力Nと表すことができる。比例定数のことを摩擦係数という。
2つの物体が接触している面の摩擦度合いは、摩擦係数で表すことができる。動いている物体の接触面どうしは動摩擦係数
5日・木(紙)どうし 0.5・ガラスどうし 0.4・鋼鉄どうし 0.42
木や紙は、ガラスなどに比べて摩擦が大きい。鉄どうしに油を塗ると、動摩擦係数は0.01まで小さくなる。
動摩擦力
垂直抗力
F
=
動摩擦係数×N
F' (エフダッシュ)
μ(ミューダッシュ)
動摩擦力の式に当てはめて考えると、摩擦係数の値が大きく
なるほど動摩擦力の大きさは大きくなることがわかる
Fk(エスケー)
Mk (ミューケー)
物体は滑りづらくなるということ。
静止した物体にはたらく摩擦力
力がはたらいているのに、加速度が生じてない。つまり、力がつり合っている状態。このとき、動き出そうとするのを
妨げている力を静止摩擦力という。
引っ張る力を強めると、動き出す。この動き出す直前に最大の値となる静止摩擦力のことを最大摩擦力という。
つまり、動いているときにはたらく「動摩擦力」は「最大摩擦力」より小さくなる。
最大摩擦力は、物体の質量にほぼ比例している。=動摩擦力と同じように垂直抗力に比例しているということ。
物体が動き出す直前の最
1の最大摩擦力は、静止摩擦係数×垂直抗力Nで求められる。
目木(紙)どうし.0.6・ガラスどうし 0.9・鋼鉄どうし 0.7
※物体が動いているときと、止まっているときでは、摩擦係数は違う
動摩擦係数と比べて、値は大きくなっている。
つまり、動いている物体にはたらく摩擦力よりも、静止している物体が動き出す直前にはたらく摩擦力の方が大きくなる。
最大摩擦力
F
Fo(エフゼロ)
Fmax(エフマックス)
垂直抗力
=
静止摩擦係数
XN
μ(ミュー)
μs (ミューエス)
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