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クサビ機構と壁。力の分解の仕方。
- 物理や機械設計は全く畑違いで、困っております。クサビと摩擦に関する事柄を色々調べているのですが、イマイチ良く判りません。考え方のアドバイスを頂けたらと思います。
- 壁で押さえられている場合の力の加わり方が分からず、斜面上の静止物体が滑り始める角度を求める問題でも応用力がないことが分かりました。設計依頼されている金属部品の概略を説明し、部品Ａと部品Ｂの重さや摩擦係数を考慮して斜面の角度を設計する必要があると述べています。
- 壁があると斜面上に多くの力のベクトルが発生し、図の見取り図だけでは理解できなくなります。順序を考えてアドバイスを求めています。
- 機械設計
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静止している；つまり動かないということは力が吊り合っていて その合計も0になる理屈で、仕事も0で運動量の変化も生じない筈ですね 従って、少し面倒なだけで難しくはない。力の吊り合いだけを考えれば良い よってNG方向の力はX方向(水平方向）の力に注視して考えれば幾らか分り易い となれば、物体Ｂの最大静止摩擦力は (F+m1/g+m2/g)μ3 と考えられます 次に斜面でのX方向を考えると、力の分力から・・・ (F+m1/g)cosθcosθと(F+m1/g)sinθμ2cosθに分解できる。 これらは壁があることで全てNG方向の力になる。よって (F+m1/g+m2/g)μ3=(F+m1/g)cosθcosθ+(F+m1/g)sinθμ2cosθ この式からFは算出できると思う。因みにY方向は(F+m1/g+m2/g)が床の反力となる [ここで θ は水平面と成す角度、 g は重力加速度=9.80665m/sec^2を表します] こうなると壁の摩擦係数μ1はNG方向には何ら関係してこないことになるね もともと物理は得意ではないので、自信はないのですが参考になればと思います 機械設計は材料力学などにおいても物理などの力学の基本原理にも精通していないと 応用も難しく、動力学に於いては数学の知識も必要になるので避けて通れないのです すみません、勘違いしてました ＞ m1/g、m2/g は m1・g、m2・g ですよね？・・・でも、何れも間違いです 本当は、重量m1(kgw)であれば、力はそのままで、m1→m1 (kgw)になりますね 質量m1(kg)ならば、力は貴殿の言う m1・g、m2・g (kgw or kgf)という単位だ
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簡単に考察しましょう。 摩擦係数を先ずは考慮しないでの考えは、Ｆ方向に動いた距離：ＮＧ方向に動いた距離の 逆数が楔力として作用します。 Ｆ方向に動いた距離×Ｆ方向に作用する力＝ＮＧ方向に動いた距離×ＮＧ方向に作用する力 です。 これはエネルギー保存の法則から導き出されます。 力１×距離１×時間１＝力２×距離２×時間２から、同じ時間に作用するエネルギーは、 時間１＝時間２、時間１/時間２＝１となり、力１×距離１＝力２×距離２となるからです。 そして、 ＮＧ方向に作用する力＝Ｆ方向に動いた距離×Ｆ方向に作用する力÷ＮＧ方向に動いた距離 となり、Ｆ方向に作用する力÷ＮＧ方向に動いた距離は、直角三角形の対辺/隣辺と考え、 tanθ＝対辺/隣辺 又は 対辺÷隣辺で求めます。 ある力で長く動かして、楔作用は非常に短くしか動かないので、大きな力が作用します。 また、摩擦係数は、斜面のみ作用するが原則です。 斜面の摩擦係数が0.1なら、tan-1にて角度（φ）を求め、tan（θ+φ）にて求めはす。 角度が大きくなる方向なので、力は摩擦係数を考慮しない場合より、小さくなります。 また、壁や床の摩擦係数は、力と平行に接する面なので原則的に考慮不要です。 平行でなく角度があれば、その力の分力を壁又は床と垂直方向と平行方向に分け、 垂直方向の分力×壁又は床の摩擦係数だけロスとなります。 以上です。
お礼
ご回答頂いてからだいぶ時間が経ってしまいました。すみません。 はい、判ります。 力と距離、単位時間の仕事量の考え方からすると、『そうなのだろうな～』と漠然と認識はしているのです。それは認識しているけど･･･だけど何故？なのです。 『なぜ壁と床の摩擦が関係ないの？上からの荷重Ｆは壁と平行だけど、斜面によって壁に押し付けられるよね？すると壁の摩擦はＦに対して影響及ぼすよね？』と言うのが私の当初の疑問なのです。 色々調べていて、後の先～ 様の言うとおり壁の摩擦関係無いよ！が正解なのは判るのですが、そこに至るまでのベクトル分解を自分なりに納得したかったのです。 ともあれ、有難うございました。
お礼
1Nの涙様、ご回答有難うございます。 回答内容を理解してからお礼を･･･と思ってたらとても遅くなってしまいました。まだ判り切れてないですが、ひとまずお礼を述べさせてもらいます。 それと回答中の m1/g、m2/g は m1・g、m2・g ですよね？
補足
理解できました。 有難うございました