摩擦とは、2 つの物体が互いに交差するときに発生する抵抗力です。これは、2 つの物体を一緒に押す力に比例します。この図は、表面に置かれたブロックに作用する力を示しています。
ブロックは重力によって表面に引き下げられますが、表面は法線力として知られる同じ反対の力で押し戻されます:N. 水平方向の力がないことに注意してください。ブロックを右に押すなどの水平方向の力が加わると、ブロックは加速を始めます。経験は、これが常に起こるとは限らないことを教えてくれます。重いものを押そうとしても、HARD を押すまで動かないことがあります 足りる。動きに抵抗するには、押す方向とは反対方向に力が働く必要があります。この力が摩擦力 Ff です .
実験は、この力の大きさが法線力に依存することを示しています。摩擦力の大きさは、法線力の大きさに正比例します。それらの間の比例定数は摩擦係数と呼ばれ、μf . f 添え字は通常省略され、μ だけが表示されることも珍しくありません。
摩擦係数は 2 つの要因に依存します。
1 つ目は、2 つのオブジェクトの素材によって異なります。一般に、砂の上で 50 kg の石を動かすよりも、ガラスの表面で 50 kg の氷を動かす方が簡単です。 2 つの素材には、それぞれ独自の摩擦係数があります。
2 番目の要素は、ブロックが動いているかどうかです。既に移動している重いオブジェクトを移動する方が通常は簡単であることに気付いたかもしれません。これは、2 つの異なる摩擦係数があることを意味します。ブロックが静止しているときの 1 つ、μs (静的) と、ブロックが動き始めるときの 1 つ、μk (キネティック).
ブロックが静止している場合は常に静的係数が使用されます。ブロックを押す力が大きくなると、最終的にはブロックが動く寸前のポイントに到達します。静止摩擦係数、μs は、この時点での力を注意深く測定することによって実験的に決定されます。この点に到達するために必要な摩擦力は F =-μs です。 N. マイナス記号は力の方向を示します。摩擦力は、物体を動かそうとする力に対抗し、反対方向に作用します。 musN 未満の力では、ブロックは動きません。
ブロックが動いているときは、動摩擦係数が使用されます。この値は、ブロックを一定の速度で動かし続けるために必要な力を測定することによって、実験的に計算されます。この力は -μk に等しくなります N.
では、摩擦の例の問題を試してみましょう。
問題例:
重さ 200 N のブロックを表面に沿って押します。ブロックを動かすのに 80 N かかり、ブロックを一定の速度で動かし続けるのに 40 N かかる場合、摩擦係数 μs は何ですか? と μk ?
解決策:
静摩擦係数については、ブロックを動かすために必要な力が必要です。この場合、80 N.
上記の説明から:
Ff =μs N
N はブロックの重量に等しいため、N =200 N. これらの値を式に入れます。
80 N =μs ・200N
また
μs =0.4
動摩擦係数の場合、一定の速度を維持するために必要な力は 40 N でした。式を使用します:
Ff =μk N
40 N =μk ・200N
μk =0.2
このシステムの 2 つの摩擦係数は μs です。 =0.4 および μk =0.2.
フリクション宿題の問題で覚えておくべき重要なことが2つあります。 1 つ目は、法線力 N が常に表面に対して垂直であることです。法線力は常に「上昇」しているわけではありません。 2 つ目は、摩擦力がブロックの動きと反対方向に働くことです。摩擦は抵抗です
