| English | 意味 |
|---|---|
| static friction/ˈstætɪk ˈfrɪkʃn/ | 静止摩擦力 |
| kinetic friction/kɪˈnetɪk ˈfrɪkʃn/ | 動摩擦力 |
| coefficient of static friction/ˌkəʊɪˈfɪʃənt ɒv ˈstætɪk ˈfrɪkʃn/ | 静止摩擦係数 |
動かない…突然滑り出す
- 重い箱を優しく押しても何も起きず、強く押してもStill nothing、さらに強く押すと — 突然動き出す。
- 動く前、静止摩擦力はあなたの押し力に正確に追従して大きくなる。
- 滑り始めると、動摩擦力が作用する — 通常は少し弱い。
- どちらも表面同士が噛み合うことによるもので、どちらも表面に対して平行に働く。
静止摩擦力は調整される
- 静止摩擦力はまだ動いていない物体に対して反発する。
- 加えられた押し力に追従して大きくなり、最大値まで達する：$f_s \le \mu_s N$。
- その最大値以下では物体は動かず、摩擦力は必要最小限の大きさ only。
- $\mu_s$ は静止摩擦係数であり、$N$ は垂直抗力である。
押されているもののまだ動き始めていない物体に働く摩擦力はどれか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
滑る前には静止摩擦力が働き、押しforceに追従して増大し、$\mu_s N$まで達する。
動摩擦力はおおむね一定
- 滑りが始めると、動摩擦力が作用する：$f_k = \mu_k N$。
- 物体がどれだけ速く滑っても、ほぼ一定の大きさで残る。
- 通常 $\mu_k < \mu_s$ — 滑り始める方が、滑り続けるよりも大きな力が必要である。
- だからこそ、箱は「外れ」てから押すのが楽になるのだ。
斜面における摩擦
角度または摩擦係数を上げ、ブロックが実際に滑り始めるタイミングを確認せよ。
滑っている箱には通常力$N = 40\ \text{N}$と$\mu_k = 0.3$がある。運動摩擦力は$\text{N}$で幾つであるか？
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
$f_k = \mu_k N = 0.3 \times 40 = 12\ \text{N}$.
ほとんどの表面において、係数はどのように比較されるか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
通常は$\mu_s > \mu_k$であり、滑り続けるよりも外れ去る方が多くの力が必要である。
摩擦力が依存するもの
- 摩擦力は垂直抗力$N$ と表面の性質に依存し、$f = \mu N$ を通じて表される。
- 強く押し付ける（larger $N$ ）と摩擦力は増大する；だから重たいものは滑らせにくい。
- 驚くべきことに、接触面積にはほとんど依存しない — レンガはどの面でも同じように滑る。
- 速度には依存しない（動摩擦力については、良好な近似において）。
摩擦力は表面間の接触面積に強く依存する。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
概ね、摩擦力は$\mu$と通常力に依存し、接触面積には依存しない。
摩擦力は係数$\mu$を____力に乗じたものである。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
$f = \mu N$、ここで$N$は表面を押す通常力である。
滑っている箱に対する運動摩擦力を増加させるすべての変化を選択せよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
摩擦力$= \mu_k N$：通常力が大きいか粗い表面はこれを増大させる。接触面積や速度はほとんど関係ない。
静止摩擦力は必ずしも$\mu_s N$ ではない — それはあくまでその最大値だけである。滑り開始点以下では、静止摩擦力は釣り合わせるために必要な押し力そのまま（$f_s \le \mu_s N$ ）となる。また、摩擦力は接触面積にほとんど依存しないため、広い箱が「よりグリップする」わけではない。
箱は床に対して垂直抗力$N = 40\ \text{N}$ で押し付けられ、$\mu_k = 0.3$ となる。
- 滑っている間、動摩擦力は$f_k = \mu_k N = 0.3 \times 40 = 12\ \text{N}$ である。
- この$12\ \text{N}$ は、箱の速度に関わらず運動に対して反発する。
静止摩擦力（$f_s \le \mu_s N$）は最大値まで増加して運動を防ぎ、動摩擦力（$f_k = \mu_k N$）は滑りに反発してほぼ一定である。通常 $\mu_s > \mu_k$ 。摩擦力$= \mu N$ — 垂直抗力に依存するが、接触面積や速度には依存しない。