Question

たたた

物体間の摩擦力についてですが、
写真の①(上図)のように物体BをF[N]で引っ張ったとき
写真のような力の作図からABに関する運動方程式を連立したものから、(M+m)a=Fという式になりますが、
写真の②にようにABが一体となって等速運動をしている状態で、ばね定数kのばねをdだけ押し縮めたとします。このとき、加速度aを右向き正としたとき、
(M+m)a=-kdという運動方程式が成り立つと思うのですが、(物体間の摩擦力は作用反作用で打ち消しあうから)、このときAにかかる物体間の摩擦力は右と左どちらの方向に働きますか？

補足:静止摩擦係数=μ ①②共に滑らかな床です。

2
C
B
A
umg
m ring
M
> F
S
ma_ umg. A
Ma = F-umg
B
m
M
な斜面
(utm)α= F
immmle

Answer 1

say

厳密には分かりません。もし摩擦力がなかったらどっちに動くっていう解説をされる方がよくいらっしゃいますが、それは間違いです。
理由としては静止摩擦力というのは拘束力と呼ばれるもので、その物体がその状態に留まろうとするための力です。
そして一般的に拘束力は未知数として考え、計算によって導くものです。つまり、静止摩擦力を右向きと仮定して計算をしていき、求めた値が正ならそのまま右向き、負なら反対の左向きというふうに判断をします。なので計算をする前から向きを決めつけるのはただの当てずっぽうだと言うことになります。

勿論計算をする前から明らかに分かる場合もありますが、それだけの理解だと、難易度が上がった時に間違えます。

ただ、例外的に動摩擦力に関しては物体が動く向きとは反対であるということは事実としてわかってます。

Answer 2

沢木陽織

仮に摩擦力が働かなければAは右向きに等速直線運動を続けると考えられます。それなのに実際には減速してしまっているということは、Aにかかる力は左向きです。