4運動の法則 41
基本問題91, 92
基本例題12) 摩擦力
水平な床の上に,重さ10N の物体が静止している。 物
体と床との間の静止摩擦係数は 一 である。物体に,
水平から 30°上向きの力を加えて, カの大きさを少しず
つ大きくしていくとき,何Nよりも大きくなると物体が
動き出すか。
10N
130°
の am)
加える力を大きくしていくと, 物体
が床から受ける静止摩擦力も大きくなっていく。
物体が動き出す直前では, 静止摩擦力は最大摩擦
力となる。そのときの力を図示し,水平方向,鉛
直方向の力のつりあいの式を立てる。 これらの式
と,最大摩擦力F。=μN の式を利用する。
物体が動き出す直前に加えている力
をf[N], 最大摩擦力をF。[N], 垂直抗力をN[N]
とすると,物体が受ける力は図のようになる。
指針
fsin30°=-(N)
2
f[N]
S
N[N]
fcos30°=/IN)
- 30°
V3
2
F.[N)
解説
A
0|
10N
Sti受日
F。は最大摩擦力なので, F。=μN の式が成り立つ。
これに式の, のを代入すると,
水平方向の力のつりあいから,
V3
-f-F。=0
V3
F。=-
…0
-f
V3
-f=
方1ロー台)
2
2
鉛直方向の力のつっりあいから,
2
V3
f
両辺に(3 をかけて,
N+--10=0
2
N=10-号 …の
2
f
メ=10- 2=10
3
f=5.0N
第1章
九と通重