摩擦力(静止摩擦と動摩擦)
引く力を強めていくと、物体は最大静止摩擦 μₛN までは止まったまま。これを超えた瞬間に滑り出し、摩擦は動摩擦 μₖN へ落ちます。
0°
0.60
0.40
0.0 N
いま何が起きている?
物体を引く力を少しずつ強めても、はじめは動きません。摩擦力が引く力とつり合う向きに同じ大きさで働くからです(これが静止摩擦力)。
ただし静止摩擦力には上限があり、それが最大静止摩擦
斜面を上向きに引くときは、重力の斜面方向成分
ただし静止摩擦力には上限があり、それが最大静止摩擦
μₛN。駆動力がこの上限を超えた瞬間に物体は滑り出し、摩擦は一段小さい動摩擦 μₖN に切り替わります(ふつう μₖ < μₛ)。斜面を上向きに引くときは、重力の斜面方向成分
mg·sinθ が引く力を妨げる向き(斜面下向き)に働くので、駆動力から差し引かれます。スライダーで θ・μ・引く力 P を変え、止まる/滑るの境目とグラフのピークを確かめましょう。
ここがポイント
- 静止摩擦は「受け身」 ── 駆動力とつり合う大きさだけ働き、上限 μₛN まで物体を止めておく。
- 滑り出す境目 ── 駆動力(P − mg·sinθ)が μₛN を超えた瞬間に動き出す。
- 動摩擦は一定 ── 滑っている間は速さによらず μₖN。ふつう μₖ < μₛ なので滑り始めにグラフがガクッと落ちる。
- 垂直抗力 N = mg·cosθ ── 斜面が急になるほど N が減り、最大摩擦も小さくなる。
状態
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最大静止摩擦 μₛN
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動摩擦力 μₖN
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いま働く摩擦力 f
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加速度 a
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斜面の上の物体(力のつり合い)
摩擦力 f ── 駆動力(P + 重力成分)に対する応答