高校物理「力学」「運動方程式」「台車」「摩擦力」

高校物理「力学」「運動方程式」「台車」「摩擦力」

質量ｍの台車Ａと質量Ｍの物体Ｂを軽い糸でつなぎ、糸がたるまないようにして水平面上にＡを左にＢを右に置く。Ａと地面との間には摩擦はないが、Ｂと地面との間には摩擦があり、動摩擦係数をμ'とする。重力加速度の大きさをｇとして、次の各問いに答えよ。

(1) Ｂに大きさＦの力を右向きに加えると、Ａ，Ｂが運動を始めた。このときＢが受ける動摩擦力の大きさはいくらか。

まずはＡ，Ｂそれぞれにかかる力を一つ一つ表していきましょう！

台車Ａ：
重力はｍｇで、垂直抗力もｍｇです。そして糸の張力がわからないのでＴとしておきます。
Ａには摩擦力ははたらかないことが問題文に書いてあります。

物体Ｂ：
重力はＭｇで、垂直抗力もＭｇです。糸の張力はやはりＴで、ＢはＦの力で右向きに引っ張られています。
さらに、Ｂには摩擦力がはたらいています。
摩擦力＝摩擦係数×垂直抗力で、この場合は、摩擦係数はμ'，垂直抗力はＭｇなので、

動摩擦力＝μ'Ｍｇ

ですね。

この問題では、この動摩擦力を聞いているので、これで完成です！


(2) (1)のとき、Ａ，Ｂの加速度の大きさａと、ＡＢ間の糸の張力の大きさＴを求めよ。


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