摩擦は、運動方向に抵抗する力です。摩擦力は、2 つのオブジェクト間のサーフェスに垂直な法線力に比例します。比例定数は摩擦係数と呼ばれます。 2 つの摩擦係数があり、その違いは物体が動いているか静止しているかによって異なります。静止時には静止摩擦係数が使用され、ブロックが動いている場合は動摩擦係数が使用されます。
この例の問題は、既知の力の下で一定の速度で移動するブロックの動摩擦係数を見つける方法を示します。また、ブロックが停止するまでの移動時間と距離を調べる方法も示します。
例：
物理学の学生が 100 kg の石の塊を 0.5 m/s の一定速度で水平面上を 200 N の水平力で引っ張ります (物理学の学生はその強さで有名です)。g =9.8 m/s と仮定します。
a) 動摩擦係数を求める
b) ロープが切れた場合、石が静止するまでどのくらいかかりますか?
c) ロープが切れた後、石はどのくらい移動しますか?
解決：
この図は、石が動くときに働く力を示しています。
水平右が正の x 方向で、垂直上が正の y 方向である座標系を選択します。摩擦力は Fr 垂直力は N です。速度が一定であるため、物体は平衡状態にあります。これは、ブロックに作用する力の合計がゼロに等しいことを意味します。
まず、x 方向の力。
ΣFx =F – Fr =0
F =Fr
摩擦力は μk に等しい N.
F =μk N
次に、法線力を知る必要があります。これは、y 方向の力から得られます。
ΣFy =N – ミリグラム =0
N =ミリグラム
この法線力を前の式に代入します。
F =μk mg
μk を解く
変数の値を組み込みます。
μk =0.2
パート b) 力が取り除かれたら、ブロックが止まるまでどのくらいかかりますか?
ロープが切れると、生徒が提供した F 力がなくなります。システムはもはや平衡状態にありません。 x 方向の力は ma に等しくなりました。
ΣFx =-Fr =ma.
ma =-μk N
を解く
y 方向の力は変化していません。以前から、N =mg。法線力のためにこれを差し込みます。
m をキャンセルすると、残りは
a =-μk g
加速が得られたので、使用をやめる時間を見つけることができます
v =v0 +で
石が止まったときの速度はゼロです。
0 =v0 +で
=v0 で
t =0.26 秒
パート c) 石は止まるまでどのくらい移動しますか?
停止する時間があります。式を使用してください:
x =v0 t + ½at
x =(0.5m/s)(0.26s) + ½(-1.96m/s2)(0.26)
x =0.13m – 0.07m
x =0.06 m =6 cm
摩擦を含むより実用的な問題の例が必要な場合は、以下をチェックしてください。
摩擦の例題 – Physics Homework Help
摩擦の例題 – 傾斜面を滑り落ちる
摩擦の例 問題 2:静摩擦係数
