2020年07月29日

高校物理「動摩擦力」「動摩擦係数」粗い面上の物体

高校物理「動摩擦力」「動摩擦係数」粗い面上の物体

◆問題

粗い水平な台の上を、質量10kgの物体が初速度20m/sで右向きに滑り始めて、等加速度運動をして5.0s後に停止した。重力加速度を9.8m/s^2として次の問いに答えよ。

(1) 物体が等加速度運動をしている間の加速度を求めよ。

(2) 物体が滑り始めてから停止するまでに、移動した距離を求めよ。

(3) 物体にはたらいた動摩擦力の大きさと、物体と台との動摩擦係数を求めよ。


(3)の解答解説はこのページ下


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◆解説

今回の問題では、物体に進行方向と反対向きにはたらく力は摩擦力のみです。
ならば、物体に水平方向にはたらく力を求めれば、それが摩擦力である。ということができます。

(1)より、物体の加速度はa=4.0m/s^2がわかっていて、質量10kgもわかっているので・・・

それらの値を運動方程式F=maに代入すれば、物体にはたらく力、すなわち摩擦力が出てくる。というわけですね!

F=10×4.0=40N


そして、動摩擦係数について考えます。
摩擦力Fは、F=μNつまり、摩擦係数と垂直抗力の積で表されます。

今、摩擦力はF=40Nとわかりました。
物体の質量は10kgなので、重力はW=10×9.8=98Nです。
鉛直方向下向きにはたらく力は重力しかないので、垂直抗力は重力とつり合う力となり、N=98Nです。

F=μNのうち、FとNがわかったので、代入して計算すればμがわかる。というわけです。

40=98μ
 μ=40/98
 μ=0.408…

よって、有効数字を2桁とすると、求める摩擦係数は0.41


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posted by えま at 08:15| Comment(0) | 高校物理 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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