斜面を転がり降りるボール

質問

始めてＯｋｗｅｂを利用させてもらいます。よろしくお願いします。質問ですが、斜面を転がって下るボールは、下に向かうにつれて速度が増します。この場合ボールにはどのような力が働いているのでしょう。参考書には斜面に平行な力が働き続けているからとありますが、あまり理解できません。どなたか詳しく説明してもらえませんか。子供（中学生）にうまく説明できませんので。

回答No.3

physicsache · ベストアンサー

まずは、摩擦の無いスベスベの斜面の場合。
（ボールが斜面を滑り降りる場合）

この場合は、重力と垂直効力がボールに働きます。
重力は鉛直下向き、垂直効力は斜面に垂直に働きます。

そして、二つの力の合力が、斜面に平行です。

人間がカーブをしている電車に乗っている時、
重力、摩擦力、遠心力、垂直効力が人間に働いていますが、
実際に体で感じたり目で確認できるのは、それらの力の合計（合力）ですね。

さて、実際の世界では、沢山の抗力が存在します。
その例として、ザラザラの斜面の場合を考えます。

普通は、ボールと斜面の間に摩擦力が働きますし、
空気抵抗も働きます。

全部で、重力、垂直抗力、摩擦力、空気抵抗！

ですが、物体は基本的に合力のかかる向きに動こうとします。
まあ当たり前ですが。。。

ボールが斜面を転がるということは、
ボールにかかる合力が斜面に平行しているということです。

人間が前にすすめるのも、進む方向に、足が摩擦力を受けているから。

お礼

ご回答ありがとうございました。うまく説明できそうです。

回答No.2

msykykt

ボールには重力が働きます。
　重力は垂直方向下向きに掛かりますが、ボールが斜面に置かれている場合は、この重力を斜面に平行な成分と垂直な成分に分けて考えます。（平行な力と垂直な力の合ベクトルが重力になる）
　この内斜面に垂直な力の成分は、斜面からの反発により相殺されますから、残る斜面に平行な力がボールを動かし続けます。
　斜面に平行な力が作用し続けますから、斜面と平行にどんどん加速されていき、スピードを速めながら転がっていきます。
　こんな所でしょうか。

お礼

ご回答ありがとうございました。うまく説明できそうです。

回答No.1

kaz001

実際に働く力は鉛直方向を下に働く地球からの重力と斜面に垂直に上向きにかかる斜面からの垂直抗力。その合力が斜面の下に向かう力になる。垂直効力は理解しにくいかもしれませんが、垂直抗力がなかったら（斜面がもし豆腐でできていたら）斜面にめり込んでいってしまうためそれに反対にかかる力と考えればわかりやすいと思います。

お礼

ご回答ありがとうございました。うまく説明できそうです。