高校物理、摩擦力について

質問

教科書に載っていた図なのですが、この図は静止していた物体を動かす時、物体に力を加えていき、最大静止摩擦力を突破すると物体は動き出す、物体が動くとき、動摩擦力が働くがそれは静止摩擦力より小さいことを示していますが、このままではF＞摩擦力ですから、物体は加速するばかりで止まらないと思うのですが、物体が止まるときというのはどうなるのでしょうか？
また、あくまで静止していた物体が動き出す場合の話で、動いていた物体が床に載り、動摩擦力を受ける場合、F=動摩擦力もF>動摩擦力もF<動摩擦力もありえますよね？

回答No.6

noname#249717 · ベストアンサー

>> （１）について、T＜F'で、加速度がマイナスになり、そのまま減り続けるならば、
>> 速度がやがてゼロになった時、物体は静止するということでしょうか？

速度＝0とは停止してるということです。
Tが再び最大静止摩擦力を越えないと動き出しません。

回答No.7

中村 拓男（@tknakamuri）

>摩擦力は反作用の力なので、F（T？）を
>上回ることはありません

作用/反作用は正確に反対方向で正確に同じ大きさの
2物体間の力の相互作用を表わす一組の力です。
つまり物体に手で力を加えたなら
手に物体が押し返す力が反作用。
摩擦力は物体が床に加えた力の反作用です。

回答No.5

noname#249717

回答者No.3です。
混乱させてしまいすみません。

もう一度整理します。
　引っ張り力：T
　静止摩擦摩擦力：Fs（引っ張り力とつり合う力）
　動摩擦力：F'（教科書では一定値。ただし動いている場合にのみ働く）

いただいた補足を修正したうえで回答します。

>> 1)TがわずかでもF'を下回った場合（T＜F'）停止に至ります。

→引っ張る力Tを弱めていき、最終的に止まるのはT＜F'という条件の時という意味です。

>> (2)質問文の最後で、「T＜F'」とありますが、摩擦力は反作用の力なので、
>> Tを上回ることはありません

→「上回ることはない」という表記が間違えてました。
　T-F'=maという運動方程式で運動してますので、ma＜0で運動します。
　つまり減速・失速です。

　もう一度言い換えると、T＜F'という条件では減速するということです。

※この質問回答を非常に見づらくしてしまい申し訳ありませんでした。

補足

（１）について、T＜F'で、加速度がマイナスになり、そのまま減り続けるならば、速度がやがてゼロになった時、物体は静止するということでしょうか？

回答No.4

rabbit_cat

混乱しやすいんですが、
静止摩擦力は、反力なんで、物体に外部から正味として加わっている力に応じて実際の静止摩擦力の大きさが変わります。（運動方程式をたてると、静止摩擦力は未知数になる）
それに対して、動摩擦力は、物体が動いている場合には、（外部から物体に加わっている力の大きさとは無関係に）常に一定の大きさの力が働きます。（運動方程式を立てると、動摩擦力は、すでにその値がわかっている定数です）

＞このままではF＞摩擦力ですから、物体は加速するばかりで止まらないと思うのですが、
その通り、Fを加え続ければ加速するばかりです。
＞物体が止まるときというのはどうなるのでしょうか？
どっかで、Fを加えるのを止めれば、（上で書いたように動摩擦力はFを加えるのをやめても働き続けますから）動摩擦力によって、負の加速度がかかることになって、いずれ止まります。

＞動いていた物体が床に載り、動摩擦力を受ける場合、F=動摩擦力もF>動摩擦力もF<動摩擦力もありえますよね

正しいです。

回答No.3

noname#249717

たびたびすみません。

誤記です。
回答No.2「質問文の最後で、「F（T？）＞動摩擦力」とありますが、」
と書きましたが不等号の向きが逆でした。

正：「F（T？）＜動摩擦力」

です。失礼いたしました。

補足

1)TがわずかでもFを下回った場合（T＜F）停止に至ります。

(2)質問文の最後で、「F（T？）＜動摩擦力」とありますが、
摩擦力は反作用の力なので、F（T？）を上回ることはありません
(1)と(2)が相反しているのですがどういうことですか？

回答No.2

noname#249717

回答者No.1です。
追記です。

式(1)において、a=0でもT＝動摩擦力Fで力を加え続ければ停止しません。
いわゆる等速度運動です。
TがわずかでもFを下回った場合（T＜F）停止に至ります。

質問文の最後で、「F（T？）＞動摩擦力」とありますが、
摩擦力は反作用の力なので、F（T？）を上回ることはありません。
（じゃないと、引っ張った方向とは逆向きに運動し始めることになってしまいますので）

補足

(1)TがわずかでもFを下回った場合（T＜F）停止に至ります。

(2)質問文の最後で、「F（T？）＞動摩擦力」とありますが、
摩擦力は反作用の力なので、F（T？）を上回ることはありません
(1)と(2)が相反しているのですがどういうことですか？

回答No.1

noname#249717

質問文中の「F」って何ですか？
摩擦力？引く力？でしょうか。

それはさておき、以下、私の説明です。

物体が動き出した時には、
引く力T－動摩擦力F＝ma…(1)
（m:物体の質量、a:加速度）
の運動方程式で加速していきます。

物体が止まるときというのは、先の方程式においてa=0…つまり(1)式を変形して、「引く力T＝動摩擦力F」の状態ですから、その時点で物体が持っている運動エネルギーが摩擦力による仕事をし終えたときに停止することになります。