#b9b9b9}.blogcard-snipet{display:none}じっくり丁寧に。苦手な理系科目もきっと...。数学の公式・定理集あります。物理のヒント集もあります。物理のヒント集|ヒントその7.摩擦力にも色々あるんだよスポンサーリンク物理のヒント集|ヒントその7.摩擦力にも色々あるんだよ物理TwitterFacebookはてブPocketLINEコピー2018/11/18スポンサーリンク第7回の物理のヒント集は、物体に働く摩擦力についてです。摩擦力なんて公式あるから簡単だと思っていませんか?確かに、公式は簡単で覚えやすいです。摩擦力と言っても種類があり、その中には公式で求めることのできない摩擦力もあります。公式を覚えたら大丈夫だと誰が言った?メガネ先生こんにちは、メガネ君。質問して良いかの?メガネ君こんにちは、メガネ先生っ!質問して下さるなんて、やっと僕のことを認めて......(T_T)メガネ先生ある意味認めておるよ。それはさておき、摩擦力のことじゃよ。摩擦力の求め方を思い出せなくてのぅ。最近、物忘れが酷くて、ちと忘れてしまったんじゃ。摩擦係数は、物体が静止しているときと動いているときで変わりますっ!メガネ先生なるほど、実に惜しいのぅ。それじゃと摩擦係数なしでは求めることはできないじゃろ?メガネ君えっ、そんなときがあるんですか?メガネ先生あるぞぃ。力を受けて静止しているとき、摩擦力を求めよ」なんて問題がそうじゃ。何ですとっ!僕の解釈だと求めることができません。公式を覚えても安心してはいかんということじゃな。摩擦力はいくつかの種類に分類されています。物体の状態に応じてそれらを使い分けなければなりません。摩擦力は公式だけで求める力ではありません。摩擦力とは、互いに接触した面の間に、面が滑るのを妨げるように働く力のことです。物理のヒント集|ヒントその6.物体に働く力を正しく図示しようこのような摩擦力は、主に2つの種類に分類されます。静止摩擦力も動摩擦力も初めから大きさや向きが決まっているわけではなく、物体に働く外力に応じて決まります。いう意味で摩擦力は「受け身の力」と捉えると理解しやすいかもしれません。摩擦力を表す式このように摩擦力は外力に応じて決まるのですが、それらの関係を厳密に表す式は残念ながらありません。床の粗さに対する外力や摩擦力など、各種の実験結果から得られた近似式ならあります。実は、摩擦力を求めるために使う公式は、経験から得られた近似式だったというわけです。近似式ではありますが、公式なのでもちろん使って構いません。公式を使うのは構いませんが、公式を使うときと使わないときがあります。それは物体の置かれた状態によって決まります。物体の状態をきちんと把握することが大切です。物体が動いているとき上記のように、物体の様子は3つに分類されるので、どれに相当するのかを吟味しましょう。物体が静止しているとき、物体に働く摩擦力は静止摩擦力です。このときの静止摩擦力の大きさは、外力によって変わります。あらい水平な床に置かれた箱を押すときをイメージしてみましょう。力持ちのAさんと、Aさんよりも非力なBさんの2人が、箱を交代で押してみましたが全く動きませんでした。このとき、箱を押す力はAさんとBさんで同じでしょうか?Aさんの方がBさんよりも力持ちなので、押す力はAさんのときの方が大きいはずです。それにも関わらず、箱は動かないのは、押す力と静止摩擦力がつり合っているからです。(Aさんの押す力)AさんとBさんのどちらのときも押す力が静止摩擦力とつり合っているので、箱は動かない。⇒Aさんのときの静止摩擦力と、Bさんのときの静止摩擦力との大小関係は?以上のことから、Aさんのときの静止摩擦力は、Bさんのときよりも大きくなることが分かります。このように静止摩擦力は外力に応じて大きさが変わるということをまず理解しましょう。次に、垂直抗力との関係ですが、垂直抗力は、鉛直方向のつり合いから物体の重力に等しいことが分かります。$[m/s^{\tiny{2}}]$}\end{align*}物体の質量と重力加速度は定数なので、垂直抗力も定数となります。床のあらさによって決まる定数)。以上のことから、あらい水平な床にある物体が静止しているとき、静止摩擦力は外力に応じてその大きさを変える力なので、公式を使って静止摩擦力を求めることはしません。公式で求めるのではなく、つり合いの関係から求めます。外力が1つだけではないときもあります。そのときは、外力の合力でつり合いを考えましょう。物体が動き出す直前の摩擦力あらい水平な床にある物体でも、外力を徐々に大きくしていくと、ついには動き出します。物体が動き出す直前、あるいは物体がまさに滑り出そうとしているような限界の状態のとき、静止摩擦力は最大値をとります。このときの静止摩擦力のことを、最大摩擦力または最大静止摩擦力と言います。一般に、最大静止摩擦力は以下のような式で表されます。この式は実験結果から得られた経験則です。$[N]$}\end{align*}以上のことから分かるように、あらい水平な床にある物体が静止しているとき、静止摩擦力を公式で求めることができるのは、最大値、つまり最大静止摩擦力のときだけです。最大値である最大静止摩擦力のときだけ公式で求める。それ以外はつり合いの関係から求める。N\end{equation*}物体が動いているときの摩擦力あらい水平な床にある物体が静止していた物体がいったん動き出すと、慣性の法則によりそのまま動き続けようとします。そのまま外力が与えられれば動き続け、外力がなくなればいずれ停止します。物体が動いていますが、このときでも摩擦力は物体の運動を妨げるために働いています。このときの摩擦力を動摩擦力と言います。一般に、動摩擦力は以下のような式で表されます。$[N]$}\end{align*}この式も実験結果から得られた経験則で、物体の速度が極端に大きくなったり、小さくなったりしなければ、速度に関わらずこの式で得られる値になることが分かっています。動摩擦力は、静止摩擦力と異なり、物体に与えられる外力が変化しても常に一定値になります。ちなみに、この動摩擦力は、最大静止摩擦力よりも小さくなります。物体が動き出す直前が、最も大きな外力を必要とするということです。このことは何となくイメージが湧くのではないでしょうか。外力と摩擦力の関係を整理しよう摩擦力の種類やその大きさの求め方が分かったので、これらを整理しておきましょう。一般に、外力と摩擦力の関係をグラフで表すと以下のようになります。3種類の摩擦力について、大きさの大小関係をイメージできるのではないかと思います。一覧表にまとめると以下のようになります。N$摩擦力を学習したての頃、静止摩擦力と動摩擦力を対比させて公式を覚えるのは良いのですが、中途半端に覚えがちです。力学の初歩ではありますが、この辺りで躓いてしまうと、力学に対して苦手意識が芽生えてしまいます。ならないためにも、教科書を熟読し、正確に覚えましょう。さいごにもう一度メガネ先生ワシも思い出したぞい。メガネ君はどうじゃ?メガネ君はいっ!摩擦力って、公式を覚えておけば簡単だと侮っていました。メガネ先生そうじゃな。物理現象を理解するのが物理学習の目的じゃから、イメージするかどうかで差がつくんじゃ。公式を覚えることが目的になってはいけませんね。イメージを膨らませることが大切ですねっ!メガネ先生いつも前向きなメガネ君は素晴らしいのぅ。物理入門者や、物理を苦手にしている人に導入書としておすすめです。教科書が学習の中心であるべきですが、どうしても教科書で理解できない箇所が出てきたら本書で補完すると良いでしょう。イラストが豊富なので独学でも使えます。』YouTubeで完全公開されている講義を再現したのが本冊です。No.1を取らせた実力派教師の講義は一読の価値あり。独学にも向き、標準以上も対応可能です。所有していますが、これ1冊で基礎から応用まで十分対応できます。理系志望者は一読してほしい本書。物理の内容が分野ごとに章立てされており、各分野ごとに筋道を通した理解ができます。網羅性が高いのは当然ですが、「物理的な見方や考え方」が自然に身につくように丁寧に解説されています。入試を意識して問題を多く扱っているのも特徴で、問題集代わりにも使えます。基礎を身に着けたい人は参考書として、応用力を養いたい人は問題集として、実力に応じて使いこなせる構成になっています。学習参考書ランキングスポンサーリンクスポンサーリンク気になる教材があればコチラで探せます。最新情報をお届けします。数学で覚えるべき公式や定理は、一覧で眺めてみるとそれほど多くはありません。大切なことは覚えることではなく、「公式や定理をどのように使うか」です。公式・定理集で確認しつつ、演習で積極的に使っていきましょう。その1(立式の基本)2017/06/052019/03/07積分法|定積分と区分求積法の関係について2016/07/012019/02/27中学数学|正負の数の四則混合算を解いてみよう2016/06/282018/06/15中学数学|正負の数の加減算を解いてみよう2016/06/272018/06/122次関数|2次関数のグラフの平行移動について2017/06/072018/08/08ツイートkiriこのサイトでは、できるだけ図や表を使い、丁寧な過程を記述することを心掛けながら解説しています。このサイトの記事が、苦手意識や壁を取り除くきっかけになれば幸いです。中学生の先取り学習や高校生の受験対策、社会人の学び直しなどに役立てて下さいませ。その1(立式の基本)2017/06/052019/03/07積分法|定積分と区分求積法の関係について2016/07/012019/02/27中学数学|正負の数の四則混合算を解いてみよう2016/06/282018/06/15中学数学|正負の数の加減算を解いてみよう2016/06/272018/06/122次関数|2次関数のグラフの平行移動について2017/06/072018/08/08タイトルとURLをコピーしました。