この問題・・・

質問

こんにちは。
「自動車が止まっている状態、から時速６０ｋｍに達するまで１０秒を要したとする。道路とタイヤの間の静止摩擦係数の必要最小限の値を求めよ。ただし６０ｋｍに達するまで等加速度とする。」
という問題がありまして、

解説が、

a=60×10^3/(60×60×10)=5/3（m/s^2）

ma=mgμ　ゆえに　μ=0.17

とあるのですが、この問題おかしくありませんか？

なんで自動車が６０ｋｍまでエンジンの力で加速してるのに方程式が摩擦の力だけなんでしょうか？それじゃ車動きませんよね？
だれか納得のいく説明をお願いします。

回答No.2

yokkun831 · ベストアンサー

自動車を推進している力は，まぎれもなく摩擦力だけです。
エンジンのピストンは何に力を及ぼしていますか？・・・
歯車等を通じて車輪をまわすトルクとして変換されています。
そして車輪は，地面をうしろにけって自動車が前進する。
エンジンの力は変換されて，結局地面をける摩擦力に
なったのです。エンジンの力が直接推進力になるのは，
ロケットエンジンぐらいでしょうか？
私たち人間が歩くときに推進力になるのも摩擦力です。
もちろん，このとき摩擦力は前向きですよ！

お礼

なるほど！　
よくわかりました。納得です。
ありがとうございました。

補足

というかまたお世話になりました。
この間のレポートはおかげさまでよい評価がもらえました。
ありがとうございました。

回答No.4

reviera

もう答えは出ていますが車が路上を推進する力は「摩擦力だけ」です。タイヤと地面の少しだけの面積の摩擦力だけで進みます。

エンジン？タイヤを転がす動力に利用しているだけです。

お礼

そのようですね。解決してよかったです。
返答ありがとうございました。

回答No.3

maru-tu

質問に質問で返すことで注意を喚起してみます。摩擦の力がないと、車は走りませんよね。

車の内部構造をちょっと措いて考えます。車と外界との相互作用は重力・垂直抗力、そしてタイヤと路面との静止摩擦力です。これはタイヤがスリップしないことを考慮した分析です。このうち車を推進させているのは、路面との間の静止摩擦力だけです。

心しなければいけないのは「エンジンの力」という非物理用語を使って考えようとすることの危険性です。エンジンの力とは、どのようなものですか？それは物体の加速度を変化させる直接的な能力をもったものですか？

通常使われるエンジンでは、シリンダの中でピストンが往復運動をします。それをクランクによりシャフトの回転運動に変えます。つまり「シリンダ中の気体がピストンを押す力」が「シャフトを回転させる力」に変換されます。これがタイヤを回転させているのです。このトルク（力のモーメント）が、タイヤに働く静止摩擦力（の反作用）の与えるトルクと釣り合うことで、タイヤの回転が維持されます。

再度問いかけて締めくくります。「エンジンの力」とは何ですか？

お礼

エンジンの力を車自体を押す外部からの力だと勘違いしておりました。
よくわかりました。ありがとうございました。

回答No.1

yumitsuki

「自動車が６０ｋｍまでエンジンの力で加速してる」ことは、
a=60×10^3/(60×60×10)=5/3（m/s^2）
の式で表されているのだと思います。
a=dv/dt、ただしaは等加速度なので
a=v/tになっています。
（a=加速度、v=速度、t=時間）
このような説明でよろしいでしょうか?

お礼

返答ありがとうございます。もう少し反抗させてください＾－＾；。
ma=fの左辺のaにエンジンの力が考慮されているのだとしたら、右辺にその力も考慮されるべきでは？