高校物理、運動方程式に関して
運動方程式はma=Fですが、
参考書にmには、着目している物体のみの質量を書くこと。と注意書きがされてあります。ですが、何かこんがらがってきました・・・
運動方程式の問題集をとくと、以下のような問題がありました。
なめらかな床の上に、質量Mの板Aと質量mの物体Bが重ねておかれている。
板Aと物体Bの間は粗く、その静止摩擦係数はμ、動摩擦係数はμ'であるとする。加速度の正の向きを右向きとする。
(1)板Aを大きさF1の力で右向きに引いたら、板Aと物体Bは一体となって加速度a1で動いた。a1を求めよ。
一体となって動いたとのことより一つの固まりとしてみて上記の運動方程式の注意書き通り、AとBを一つの物体として着目して解きました。
答えはa1=F1/M+m
ここまではOKですが、次の問題が全然納得いきません。
(2)板Aを大きさF2の力で右向きに引いたら、物体Bは板Aの上を滑り始めた。そのときの加速度a2とF2を求めよ。
まず、問題文の意図より、物体Bはすべる直前と考えることができます。
次に加速度に関しては床からみることもOKです。
問題集の解答によると、
A,Bの運動方程式は
A: Ma2=F2-μmg
B: ma2=μmg
よってa2=μg
以上よりMμg=F2-μmg
F2=μ(m+M)g が答えとなります。
ここでなぜma2=μmgでなくma2=F2としてはいけないのでしょうか?
床からみれば物体BはF2にひっぱられているのと同じですし、
今回は動摩擦力は働いていないのでAとBは同方向へ同加速度で移動していると考えたらma2=F2と式をたててもいいような気がするのですが・・・
もちろんこう式をたてたら答えが合わないので訳が分からなくなって質問させていただきました。
図を見せることができないのでわかりにくいかもしれないですがよろしくお願いします。