2006年06月14日

摩擦力、静止摩擦力とは?


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摩擦力

まー、大体ニュアンスは皆さんわかってると思われますが、一応、細かく言うと

接している物体同士のすべる動きを妨げるように働く力」とでも言ったところでしょーか


さてさて。


突然ですが、摩擦力は、2種類あります


静止摩擦力と、動摩擦力



例えば、重いモノを押すとするじゃないですか。

最初はアホみたいに重たいけど、思いっきり押し続けて、少し動き出したらあとは結構ラクに動かせたりする



あれは、なんで動き出したら軽くなるのかっていうと。



一度動き出したから、あとは慣性の法則で動き続けようとするからじゃねぇの?


たしかにそれもあると思いますが、それだけでは、ああも急に軽くはなりません。



実は、摩擦力の種類が変わるんです。


止まってる時は静止摩擦力、動き出したら動摩擦力


静止摩擦力には限界があります

静止摩擦力の限界を突破した瞬間、物体はすべって動き出すわけなんですが



「静止摩擦力の限界」よりも、「動きだしたあとかかる動摩擦力」のほうが、小さいんですね。


最初かかってた「静止摩擦力」が、動きだした瞬間「動摩擦力」に切り替わる

だから、摩擦力そのものが、違う「摩擦力」に変わるから、動き出したら軽くなるんですよ。




んでは、そこんとこ詳しくいきますか。



静止摩擦力


静止摩擦力は、その名の通り、物体が静止してる時に働いてる摩擦力。


どれだけ力をかけて押しても、動かなければ、その摩擦は「静止摩擦力」。


その大きさは、どのくらいかわかりますか?



答えは簡単、「かけた力と同じ」


それは何故か。




いいですかー、考えてみてください、物体は「静止してる」んですよ?



ということは、「力が釣り合っている」。



物体に力をかけても動かない。ということは、かけた力と同じだけの反対向きの力がかかっているはずだ。

それが「静止摩擦力」。



なので、「静止摩擦力の大きさ」=「かかってる力の大きさ」です。あ、向きが逆向きになることはわかりますよね?



さて。


この式が常に成り立つとしたら、何か物体と接している物体は永遠に動き出すことができないことになってしまいます。


そう、静止摩擦力には、限界があるんですよ。



その限界を、「最大摩擦力」と言います。そのままですね



その「最大摩擦力」を突破、限界突破した力をかけると、物体は摩擦力に打ち勝って動き出します。



んさて。


この「最大摩擦力」は、どう決まるか、というとですねぇ


イメージしてみてください。


冷蔵庫が、横向きに倒れた上体で床に落ちています(どんな状態だ



その冷蔵庫、がんばって押せば動きます。



さて、これを、最大摩擦力を上げるには、つまり、動きにくくするにはどうしたらいいか。



簡単です。


上に誰か乗って重くすれば、動きにくくなります。



では逆に動きやすくするには? 

クレーンかなんかで、地面から離れない程度に吊ってみたら、少ない力で動かせると思いません?



そうです、「重くなると最大摩擦力は上がる」んです



ただ、正確には、重さによって最大摩擦力が変わるわけではありません。



重さによって「あるもの」が変わり、その「あるもの」の大きさで、最大摩擦力は決まるんです。



それは、「垂直抗力」!


水平な地面に重さ3N(ニュートン)の物体を置けば、3Nの垂直抗力がかかってつりあうわけですが、この「垂直抗力」と「最大摩擦力」が比例します。



まー、これを

0=μN なんて表したりするんですがね


「最大摩擦力(N)」=「静止摩擦係数(単位なし)」×「垂直抗力(N)」の意味。



はい、新しいモノが出てきましたね。 μ(ミュー)、「静止摩擦係数」です。


これは、材質やら状態やらによって決まります。


たとえば、μ=0.5の場合、垂直抗力の0.5倍の力をかけたときに限界突破する、ってことです。
で、 物体は動き出します。





たとえば、水平な面に10kgのコンクリートブロックが置いてあるとして。




それにかかる重力(N)は、「質量(kg)」×「重力加速度(m/s2)」なので(一応、http://kadakun-toudai.seesaa.net/article/18402901.html参照。)、

10×9.8=98で、約98Nになります。


水平面なので、それにかかる垂直抗力も、98N。


静止摩擦係数を、μ=0.5 とすると


それを動かすために必要な力は98×0.5=49Nになります。


49Nは、5.0kgの物体にかかる重力と同じ。


5kgの物体を持ち上げる力と同じ力で、例のコンクリートブロックは動かせるわけです。


動摩擦力の記事はこちら。



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posted by 真田正大 at 22:47 | Comment(5) | TrackBack(0) |
この記事へのコメント
垂直「効」力ではなく垂直「抗」力です。

真田正大
おっしゃるとおりでした。間違っておりましたので、訂正しておきました。
ご指摘ありがとうございました。
Posted by とおりすがり at 2010年11月23日 10:54
理解できました!
ありがとうございます!!

真田正大
ありがとうございます。理解いただけてよかったです。
Posted by mat36 at 2011年09月22日 03:13
わかりやすく書いてあり、理解できました

冷蔵庫の上体→状態ですよ
Posted by まおき at 2012年01月21日 16:58
すげーわかりやすかったです。浜島の実況中継の説明って意外と不親切なんですよね・・・。
Posted by 文系大学生 at 2012年03月20日 10:18
めっちゃわかりやすかったです!!
とても助かりました(*^^*)
Posted by カナ at 2013年09月29日 17:48
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