＊1番目に四角ウを含む問文の段落に「図2のように自動車にはたらく力は4つあり」と書かれています
＊よって四角ウには加速度ではなく向心力を書きます
＊2番目にこの問の場合で向心力は何かを考えます
＊この問で自動車は等速円運動している外側に遠心力がかかります
＊自動車には遠心力で外側に吹っ飛ばされないように内側に静止摩擦力がかかっています
＊つまりこの問で向心力は静止摩擦力です
＊今回のご質問について俺が書いた下記のタイトルのノートも参考になります
−＊円運動と静止摩擦力の疑問
＊俺が書いたノートは俺のプロフィールページから見ることができます
＊上記の解説やノートを読んでわからないことがあればここに質問コメントをお願いします！
Physics
มัธยมปลาย
僕はウを加速度と書いてしまいましたが
答えはウは静止摩擦力でした
静止摩擦力と加速度の判別やなぜ静止摩擦力になるのかを教えてください
1
次の文章中の空欄 (ア), (ウ), (オ) を語句で、(イ), (), (カ)~(コ) を数式または数値で埋
めよ。
雪道でカーブを曲がる際, 自動車が横すべりしないためには自動車の速さをどの程度に
抑える必要があるのか検討しよう。
図1のように半径rのカーブを速さで等速円運動を
している質量mの自動車を考える。 重力加速度の大きさ
をg, タイヤと雪面との静止摩擦係数をμとする。 空気
の抵抗はないものとする。
ここで, 自動車といっしょに運動している観測者の立
場で考える。図2のように, 自動車にはたらく力は4つ
あり,まず,鉛直下向きにアがイの大きさで
はたらく。 鉛直上向きにはたらく垂直抗力の大きさは N
とする。 カーブの中心に向かう向心力としてウが最
大でエの大きさではたらく。 また, カーブの中心か
カーブの
中心方向
図1
Am
2
図2
m
自動車
垂直抗力 N
鉛直方向
ら遠ざかる向きに慣性力としてオがカの大きさではたらく。
鉛直方向の力を考えると (ア) と垂直抗力がつりあうことにより等式 キが成立する。
また, カープの中心方向の力を考えると、 自動車が横すべりしないためには, (カ) は (エ)
をこえないということから, 不等式 が成立する。
VI/Vee,
これらの式から, 横すべりしない最大の速さは、μ,g,rを用いてケと導かれ
る。具体例として, p=0.10,g=9.8m/s2,r=50m とすると, はコ(m/s) とな
る。ただし, 有効数字2桁で求めよ。
คำตอบ
【つづき】
内輪と外輪とで水平方向の分力に差が生じる訳です。
＿そして、道路の殆んどのカーブは、気にならない程度に
内側に傾いています。道路施工のガイドラインに、交通安全のために、その様に書かれています。
＿また、車体の重量の殆どを占める上部（エンジンルーム部（または、EVバッテリー部）・キャビン部）が遠心力に依って揺動することで、外輪のキャンバー角は大きくなります。
＿更に、ステアリング機構に依り、前輪（4WS（4WDではない）車では前輪+後輪）の車軸方向から円の中心部へ切り込む角度(タイヤの、車に進行方向に題する角度)が違って来ます。
＿これら全てを総合的に検討しなければならないのです。
＿高校生やら入試やらの問題には、自動車の話しは不向きです。
＿分からなくて当然です。この話は、嘘だからです。
＿しかし、受験を乗り越える事が優先ですので、加速度の見分け方だけ教えます。
＿円運動では、加速度は、2つの意味を持ちます。例えば、自転車やらバイクやらが円を描き、加速しながら走行する場合です。つまり、この場合の加速度とは、円運動の接線方向の速度の大きさの変化率を示します。向心力が変化するのに、何故、同一中心円上を描けるのでしょうか？、それは、２つの原因に依ります。一つは、車体を傾ける事で、そして、もう一つは、上体を円の中心方向に持っていき、車体・人体の全体としての重心を動かすこと、この2つで、重力に依り発生する力の水平方向の分力を変化させているのです。
＿加速度の話しに戻りますが、自転車・バイクの速度計に示される速度の単位時間の変加率と言う意味と、円の接線方向の加速度成分ベクトルと向心力との合力ベクトルの2階時間偏微分と、言う意味があるわけです。ですから、単純に、ボールを糸で括って運動させる、といった場合を除いて、加速度と言う言葉はあまり使いません。使う場合は、どっちの意味か、事前にはっきりさせる必要があるからです。
＿ここからは、高等専門学校または、大学レベルの話しです。
＿車の動かない模型を雪の上で糸で括って実験しているなら、設問文の説明で良いのです。
＿タイヤは自ら、モーター（または、エンジンからの駆動力リング機構に依って）の力で回転していますね？では、もともと静止摩擦力ではないですよね？でも、スリップしている時とは状態が違いますよね？これは、スリップしていない時は、転がり抵抗力+転がり摩擦力、スリップしている時は、転がり抵抗力+転がり動摩擦力+転がり摩擦力、として捉えます。そして、タイヤの変形に伴うエネルギー損失に相当する力を考慮します。
＿これらが、向心力になっているのでしょうか？いいえ、違います。上の話しも加わりますか、向心力の差は4つのタイヤの位置の差に依って生じています。車のタイヤを正面または、後ろからから注意深く見ると、ハの字になっています。この角度をキャンバ（きゃんば）角と言います。これで、重力に依り発生する力に対して垂直方向と水平方向との分力が発生します。同一円を廻っている時、内輪（内側のタイヤ）と、外輪（外側のタイヤ）とでは、同一中心円からの距離が違っていますね？半径が違う訳です。
【続く】
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