物理の問題です。考え方を教えてください

質問

物理は全くの初心者で、恥ずかしながら
授業を聞いていても全く理解できていません・・。

「回転半径２０ｍの道を自動車で走行する時、いくら以上の速度で走行するとスリップするか。ただし静止摩擦係数を０，４とする」

とあるのですが、この問題の考え方がさっぱりわかりません。
どうか、あつかましいですが　考え方をわかりやすく教えてください。
お礼は明日になってしまいますが、どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.5

nikorin · ベストアンサー

>０，４ｘ１０（N)＞ｖの２乗/２０

気づいた点をアドバイスさせてください。

１．上の式で不等号が逆です。
　　遠心力が摩擦力を上回ったときにスリップするんですよね。

２．方程式に数値を直接代入するより、文字のまま方程式を解いて
　　最後に数値を代入するほうが間違いが起こりにくいです。
　　　mv^2/r　>　μmg
　　　v^2　>　μgr
　　　v　>　√(μgr)
　　　v　>　√(0.4×10×20)（　…　g≒10[m/s^2]とした。）
　　　v　>　8.9[m/s].

３．単位には注意しましょう。
　　上式はすでに両辺をｍで割っているので単位はＮではなくなっています。

細かいところですが、参考にしていただければ幸いです。

慣れるまで計算や単位の扱いなど面倒で大変かもしれませんが、
ぜひ、これを乗り越えて物理を楽しんでください。
物理の基本法則はシンプルでありながら深遠なものです。
問題を解くことばかりでなく理論がどのように構築されていくのかを
よく味わっていただきたいと思います。
がんばって勉強してください。

お礼

nikorinさん、こんな私に何度もお付き合いいただきありがとうございます。ｖ＞√８０がなぜｖ＞８，９になるのかちょっとわからないので後で調べてみようと思います。でも式はあっていたので（不等号の向きは間違ってましたが・・汗）嬉しかったです。アドバイスもありがとうございます、昨日は早速物理の本を借りてきました。本当に助かりました、どうもありがとうございました！＾＾

回答No.4

nikorin

>V=２√２となりました。
残念…不正解です。（V=√(0.4*20)とやったでしょう？）
でも、もうチョイです。

摩擦力は抗力Ｎに比例しμＮ（μ：摩擦係数）とあらわされると習いませんでしたか？

問題で車の質量をｍとすると車が地面から受ける抗力はｍｇ（ｇ：重力加速度）ですね。
だから摩擦力はμｍｇ。

あとはhiromuyさんの式に当てはめればよいです。

（ちなみに私の得た答えは「8.9m/s以上の速度でスリップする」です。）

お礼

ご丁寧な回答、ありがとうございました！摩擦係数も考えなくてはいけなかったのですね。nikorinさんが教えてくださったようにしてみると、
０，４ｘ１０（N)＞ｖの２乗/２０
という式ができ、答えが４√５になったのですが・・これはnikorinさんの答の８，９に近いので、この考え方であっていてるのでしょうか？本当に物理の基礎もできてなくて恥ずかしい限りです。わかりやすい回答を、本当にどうもありがとうございました＾＾

回答No.3

hiromuy

まず、遠心力の公式だけでは解けません。
そして「ｍ」は質量ですので、単位も性質も違う重力g=9.8を入れてしまっては・・・x_x
ただ、遠心力が解っていればそう難しくはありません。
簡単に、遠心力＝回転の中心とは反対方向に掛かる力、そして、タイヤは摩擦力によって遠心力に対抗する。
そう、遠心力が摩擦力より大きくなった時点で自動車はスリップするのです！
【遠心力＞摩擦力】
これが、この問題を解く方程式です。
遠心力も摩擦力も「ｍ（質量）」の１乗に比例するので、方程式の両辺からｍを消すことができます。あら不思議、この問題の解決には、質量は関係ないのです。（現実には多少関係ありますが、授業の物理は細かいことはムシ）
上記の方程式を解いていくと、最後にＶ（速度）＞○○という形になるはずです。
さあ、やってみよー

お礼

丁寧なご回答、どうもありがとうございました。質量と重力は違うものですよね。ああ恥ずかしい・・！hiromuyさんが教えて下さったとおりに当てはめてみると、V=２√２となりました。これに単位（ｍ/Sなど）をつけなければいけませんよね？また全然とんちんかんなことをやってたら恥ずかしいです。とてもわかりやすい回答を、本当にどうもありがとうございました＾＾

回答No.2

yasu31

こんばんは

回転半径２０Ｍ　ですから　そこを車を走らせどのスピードで外側に働く力が　静止摩擦係数を超えるかです　外に働く力と言うのは　遠心力ですから　公式があるはずです。

頑張ってください

お礼

yasu31さんのヒントをもとに、遠心力の公式にあてはめ必死で考え計算してみたところ、答が２ｍ/sになりました・・公式の「質量ｍ」のところには重力の９，８（１０）を入れたのですが・・とんちんかんなことを言ってたらごめんなさい。本当に全くの初心者なんです。もう少し頑張って考えてみます。ご回答、どうもありがとうございました＾＾

回答No.1

MetalRack

遠心力の問題ではないですか。
衛星が、地球軌道から飛び出さない、速度を求めるのと同じですね。

お礼

遠心力ですか！考えもしませんでした。基礎の基礎ですよね・・。私は高校では文系（大学生である今も）だったので、本当に物理の授業についていけません＞＿＜
授業を取ってしまったことを後悔してます！
話がずれてしまいましたが、ご回答どうもありがとうございました＾＾