◆問題
水平な床の上に、重さ１０Ｎの物体が静止している。この物体に水平から３０°上向きの力ｆを加えて、ｆの大きさを少しずつ大きくしていくとき、次の問いに答えよ。ただし、物体と床との間の摩擦係数を１／√３とする。
(1) 静止摩擦力をＦとして、物体に対して水平方向にはたらく力のつりあいの式を作れ。
(2) 垂直抗力をＮとして、物体に対して鉛直方向にはたらく力のつりあいの式を作れ。
参考図
↗３０°
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◆解答解説
物体には、参考図に示された斜め上向きの力の他に、重力がはたらいています。
そして、重力がはたらいているのに物体が床の上にとどまっているということは、床からの垂直抗力もはたらいていて、
さらに、水平方向にも動いていないということは、摩擦力もはたらいています。
今回の(2)では、これらの力の鉛直方向のつりあいの式をつくります。
鉛直方向の力は、重力と垂直抗力、斜めに引っ張る力の鉛直方向の成分ですね。
斜めには３０°の角度で引っ張るので、その鉛直方向の成分は、
ｆｓｉｎ３０°＝(１／２)ｆ
となります。
あとは向きに注意して等式を作ると、
Ｎ＋(１／２)ｆ＝１０
「垂直抗力＋引く力の鉛直方向成分＝重力」という式ができました。
次の問題→最大摩擦力など
◆関連項目
運動方程式
力～エネルギー
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