斜面を転がり下りる球に働く摩擦力の向きについて

質問

斜面を、左下に滑りなく転がり下りる球に働く摩擦力の向きは、なぜ右上なのでしょうか？

自分の考えは以下の通りです。
確かに摩擦力右上と考えないと、回転のためのモーメントを説明できない。
しかし、球は回転により斜面を右上に押す。その反作用で球は斜面から左下に摩擦力を受ける、とも考えられないでしょうか？

回答No.3

sandaer · ベストアンサー

確かに回転という事象を考えればもっともな考えだと思います＾＾

しかし球は左下に(滑らかでなく)落ちているのです。
もし球が平らな面で、なんらかの力を受けて、反時計回りにただその場で回転しているだけだったら、摩擦力は左に働きます。

今回の問題のような斜面の場合、回転せずに滑り落ちる物体は右上に摩擦力が与えられますよね？
回転していても同じで、左下に落ちていく際に、斜面から右上方向の摩擦力Aを受けています。
回転していたら受けない気がしますが、その瞬間瞬間で球上のある部分が斜面に接しているので、摩擦力を受けているのです。(人が走っている時のイメージ？)

だから、回転によって受けているだろうと考えられている左下向きの摩擦力Bがあっても打ち消されてしますのです。

わかりにくかったらごめんなさい＾＾；

お礼

ありがとうございます。

何となくですが少しつかめたと思います。

回答No.2

kamiya-ka

あなたの考えでは、その三角形のが、左下に摩擦力を受けてるんじゃないでしょうか。

お礼

ありがとうございます。

補足

うまく説明できないのですが、
例えば車が前進するとき、タイヤは地面を後ろに蹴って、その反作用でタイヤは地面から前向きの摩擦力を得ると思います。

それと同じようにこの場合を考えたら、タイヤが左下向きの摩擦を受けるのでは？
と考えてしまいます。

回答No.1

MVX250F001

摩擦力が図と通りだと摩擦によって球はより速く転がり落ちることになりますよ

摩擦力は転がり落ちようとする動きを妨げる作用なので、図では右上でしょう
右下だと転がり落ちる動きを摩擦で更に加速させます

摩擦の力の向きが図の通りだと
摩擦が大きいほど球は速く転がることになりますよ

例えば、斜面も球もツルツルで球も真球を転がした場合と
斜面も球もザラザラ・ネバネバで歪な球を転がした場合とでは
後者の方が速く転がることになっちゃいます

お礼

ありがとうございます。

補足

すみません、一応図の矢印は運動の方向を指したつもりです。

＞摩擦力は転がり落ちようとする動きを妨げる作用

ということは、この場合球を右上に回転させる力。つまり、左下に摩擦力が働く。
となってしまいませんか？