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長くなります…頑張ってください…。
摩擦力が働く＝運動量保存則が不成立、ではありません。定義を改めて確認しましょう。
そもそも運動量保存則が成立するには、
「系内の、運動方向に働く力が内力のみ」という条件があります。
※系…どの物体(または複数の物体)に注目するかの範囲(グループ)。太陽系、銀河系などの系もこの意味。
※内力…いくつかの物体を１つの系と見た時に、物体同士がお互いに及ぼし合う力。対義語は外力(＝系の外からの一方的な力)。作用反作用の法則が成立する。
どこまでを系とするかは、運動について考える人の自由です。写真では例として2球A、Bの衝突を書きました。(以下、写真見てから読むと楽です。一時停止推奨)
Aだけに注目した場合、Aは衝突によってBから垂直抗力N1を受けます。N1はAにとって外力です。系外のBから受ける一方的な力なので。
ではAとBの両方に注目した場合。
A、Bはそれぞれお互いを押し合います。
Aは衝突によってBから垂直抗力N1、
Bは衝突によってAから垂直抗力N2を受けます。
このときは、N1、N2は作用反作用の関係にあるので、どちらも内力といえます。
今回の動摩擦力についても同じです。
小物体m、板Mとした時に、系を小物体と板とすると、動摩擦力はmにもかかりますが、Mにもその反作用がかかります。よって動摩擦力(写真だとμN1です)は内力です。
(写真では水平方向だけでなく、鉛直方向の力(重力、垂直抗力、その反作用)まで書いてしまいましたが、運動量保存則を考える際には「運動方向(今回は水平方向)の力が内力だけ」かどうかを見ればOKです。)
よって系内の運動方向の力は動摩擦力だけであり、
これは内力であるため、運動量保存則が成立します。
とてもわかり易かったです。ありがとうございます🙇🏻♀️՞
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