最大静止摩擦力について。

質問

粗い平面上に物体が静止している。 その物体に糸をつけて力を0グラムから次第に 大きくして引いていった ら、ちょうど15グラムで動き出したとする。

この状況で質問なんですが、最大静止摩擦力が働くのは力が15グラムよ り下、か つ 15グラムに最も近い値ですよね？

あと、 もしいきなり一定の時間、15グラムぴったりの力で引いた時、物体に最 大 静止摩擦力が働くことはなく、最初から動摩擦力が働くんですか？

物理の初心者ですので、出来るだけ詳しく分かりやすい回答をお願いし ます。

回答No.4

info22_ · ベストアンサー

#1-3です。

A#3の補足質問について

>最大静止摩擦力を超える力をある物体に加えた場合、一瞬最大静止摩擦力が働き（＝動きはじめ）、動き出した後は最大静止摩擦力より小さい動摩擦力より大きな力を加えた場合であっても、一定の動摩擦力が働く（＝動く）。
という、理解で間違いないでしょうか？

滑り面に垂直抗力が働いていれば、動摩擦力（一定）が働きますが、
動摩擦力を超える分の力を加え続ければ、物体を加速度運動を続けどんどん移動速度が大きくなって行くことになり、空気抵抗や床面（滑り面）との摩擦熱など理想的な滑り面上の運動と言えなくなることが起こります。
通常は、引っ張り力は「なめらかにゆっくり引っ張る」という暗黙の条件のもとで、静止摩擦力、動摩擦力を扱います。この条件では、糸に働く引っ張り力は動摩擦力（一定）以上に
はなりません。

お礼

回答ありがとうございます。
分かりました。
最後までお付き合いして戴いてありがとうございました。

回答No.3

info22_

#1,#2です。

>仮に、いきなり100Nの力で引っ張っても一瞬最大静止摩擦力の15Nが働くんですか？
一瞬、15Nの最大静止摩擦力が引っ張っている糸に係るけれども100N-15N=85Nの力が糸にかかりますので、糸が切れるか、切れなければ物体が引っ張った糸の方向に飛んでいってしまうでしょう（結果として糸にかかる力は０になる。）物体が表面を滑っている場合は同摩擦力だけが糸に係るだけ。いずれにしても一旦物体が動き出したら、糸には動摩擦力を超える力はかからないでしょう。

これは床の上に置いた質量Mの物体を紐で結んで持ち上げる時にも当てはまります。100Mg(ニュートン）で引っ張り上げるとき一瞬だけ紐に100Mg(ニュートン）にかかりけれども、紐が切たりしなければ、Mg（ニュートン）の力を超えた時点で紐にはMg（ニュートン）だけの力と残りの99Mg（ニュートン）の力は物体を上方で放り上げる運動エネルギーに変わるだけでしょう。つまり、100Mg(N)の力を加え続ければ、物体が重力に逆らって等加速度運動するだけです。

>あと、一旦動き出す（＝最大静止摩擦力が働く）と、どんなに引く力を操作しても、絶対糸に15Nの力（＝最大静止摩擦力）は働かないんですか？
物体が動き続ける限り、最大静止摩擦力（15N）より小さい動摩擦力（一定）が働くだけです。（
動摩擦力以上の力をかけ続かれば引っ張る方向に物体が等加速度運動をしどんどん移動速度が増加していくことを意味します。もはや物体の静止・動摩擦力の問題として扱う対象の範囲外の問題となります）

お礼

回答ありがとうございます。
すごく興味深いです！
最大静止摩擦力を超える力をある物体に加えた場合、一瞬最大静止摩擦力が働き（＝動きはじめ）、動き出した後は最大静止摩擦力より小さい動摩擦力より大きな力を加えた場合であっても、一定の動摩擦力が働く（＝動く）。
という、理解で間違いないでしょうか？
最後になると思いますが、確認をお願いします！

回答No.2

info22_

>じゃあ、最大静止摩擦力が働くのはどんな場合でも一瞬なんですか？
その通りです。

物体を「静止状態から動かす」ことを繰り返せば、静止状態から動き始める直前の瞬間だけ最大静止摩擦力が働き、それを繰り返すことになります。

お礼

回答ありがとうございます。
g→Nと訂正します。
仮に、いきなり100Nの力で引っ張っても一瞬最大静止摩擦力の15Nが働くんですか？
あと、一旦動き出す（＝最大静止摩擦力が働く）と、どんなに引く力を操作しても、絶対糸に15Nの力（＝最大静止摩擦力）は働かないんですか？
度々すみませんが、回答お願いします。

回答No.1

info22_

>この状況で質問なんですが、最大静止摩擦力が働くのは力が15グラムよ り下、か つ 15グラムに最も近い値ですよね？

>ちょうど15グラムで動き出したとする。
15gの直前では動き出さず、
15gで動きだしたらそれが最大静止摩擦力です。
一旦、動き出したら動摩擦力になるので糸に15gの力はかかりません。

>あと、 もしいきなり一定の時間、15グラムぴったりの力で引いた時、物体に最 大 静止摩擦力が働くことはなく、最初から動摩擦力が働くんですか？

参考URLをご覧下さい。物体が動き出したということは最大静止摩擦力が働いたということです。最大静止摩擦力が働いていなければ物体が動き出すことはありません。
一旦、動き出せば糸には動摩擦係数（＜最大摩擦係数)による動摩擦力になり15gより小さな力しかかかりません。
なので、いくらいきなり「一定の時間、15グラムぴったりの力で引いた時」と言っても、糸に15gの力がかかるのは一瞬だけで、それ以外の時間は15gの力がわることはありません。
なので一定の時間15gの力で糸を引っ張ることは不可能です。

また、最初から動摩擦力が働くことはありません。糸を引く力が最大静止摩擦力の15gを超え物体が動き出した瞬間から、動摩擦係数に切り替わり動摩擦力（糸を引く力は15gも働きません）が働くようになります。

参考URLをよく読んで理解するようにして下さい。

なお、糸を引く力15gの単位は正確には15gではなく、滑り面を押す垂直抗力に最大静止摩擦係数を掛けた力の単位はニュートン(N)またはダイン(1N=100000ダイン)で表現します。

参考URL：

http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/3-2-0-0/3-2-2-2masaturyoku.html

お礼

回答ありがとうございます。
じゃあ、最大静止摩擦力が働くのはどんな場合でも一瞬なんですか？