摩擦力 物理I

質問

度々苦労おかけします。物理Iからの質問です。

教科書の例題に

「床との静止摩擦係数が0.50、質量が1.00kgの物体が静止していて、(A)この物体に右向き水平方向に0.25kgwの力を加えた場合。(B)水平方向に対して30゜の方向斜め下向きに0.50kgwの力を加えた場合。それぞれについて床からの垂直抗力、静止摩擦力の大きさを求めよ。」

というのがあって、
(A) 垂直抗力=1.00kgw 摩擦力=0.25kgw
(B) 垂直抗力=1.25kgw 摩擦力=0.43kgw

になるのですが、この場合問題文の静止摩擦係数は考慮せずに解いたのですが、この静止摩擦係数は「ひっかけ」とうか、きちんと理解してれば惑わされないよ という例題になりましょうか？

御指摘お待ちしております。

回答No.1

Quarks · ベストアンサー

>問題文の静止摩擦係数は考慮せずに解いた

そうですね。
静止摩擦係数は、最大摩擦力が問題になる場合には必要になりますが、『静止摩擦力が最大摩擦力の大きさにはなっていない』という条件下で、静止摩擦力の大きさを求めるためには利用できません。
静止摩擦力は、基本的に、釣り合いの関係にある力の１つとして処理するのが、正統的な解き方ですから。

しかし問題によっては、静止摩擦力が最大摩擦力を超えないことを前提としてくれていない場合もあるでしょう。
一旦は最大摩擦力がいくらなのかを求めておき、ついで、釣り合いから求めた静止摩擦力を求め、「その静止摩擦力が最大摩擦力を超えていない」ということを確認事項として示しておけば、解答としては完璧です。
もし、
　静止摩擦力＞最大摩擦力
という事態になっているなら、静止摩擦力は無くて、摩擦力は動摩擦力だった、ということになりますから。

静止摩擦係数を示した、出題者の意図を汲み取れば、こうした事柄までチェックしたか、を見る問題なのでしょう。これをひっかけと言うならひっかけでしょうが。

お礼

ご回答ありがとうございます。
「静止摩擦力＞最大摩擦力という事態になっているなら」というのはつまり力を加えたために物体が動いている、という事ですね。となると、考慮すべきは動摩擦係数という事になりそうですね。
まだまだ出題者の意図を掴むなんてレベルの理解力には程遠いですが、おっしゃることはよく分かりました。

ご回答下さった皆様ありがとうございました。参考にさせていただきます。

回答No.3

naniwacchi

こんにちわ。
うーん、問題文がここまでであれば結果「ひっかけ」にも思いますが、

いずれ場合も、(最大静止摩擦力)＞(水平方向の力の大きさ)なので、
結果「動かなかった」ことになりますが、この不等式を示すには摩擦係数が必要になります。
摩擦力を求めること自体には必要ないが、その「必要がない」ことを示すには摩擦係数が必要というわけです。

ちなみに「斜め上向き」に引っ張ることで、
垂直抗力が小さくなるので最大静止摩擦力も小さくなり、引きやすくなるという利点があります。
(その分、水平方向の効率は落ちますが)

お礼

ご回答ありがとうございます。
問題は確かに質問に挙げた通りです。しかし、そこまで奥が深いとは……。

チョロQくらいは手近にあった方が便利かも知れないですね。他の質問にも物理の独学が難しいとあるのは実験が出来ないせいかも知れない気が。

回答No.2

rei12m

あなたの言うとおり、静止摩擦係数は必要ありません。
教科書にもあると思いますが、動き出す直前なら静止摩擦力＝μN
力はくわえていても動かない場合は力のつり合いから静止摩擦力を求める
というのが約束です。
理解があやふやなかどうかためす例題でいいでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。
最大摩擦力との兼ね合いですね。色々と例題解いてみて「違い」を見切れれば良いなぁと思います。