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| 摩擦力 |
| 机の上に置かれた物体にひもをつけて引っ張る時、物体を引っ張る力が小さい場合は停止したままですが、引っ張る力がある程度の大きさになると物体は動き出します。力を加えても物体がすぐに動かないのは、 静止している物体の接触面に抵抗力が働いているからです。 この物体の運動を妨げようとする力を静止摩擦力といい、 動きはじめる瞬間が最大になります。この最大の摩擦力を最大静止摩擦力といいます。 |
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| 物体は、力を加えない限り摩擦力が働くことはありません。 摩擦力は、接触面が滑らかなほど小さくなります。 水平面に静止している物体は、力を加えて動きはじめるまでは大きな力を必要としますが、一端動きだすと物体に加える力は小さくてすみます。運動している物体に働く摩擦力を運動摩擦力といい、
最大静止摩擦力よりも小さい値になります。 |
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| 斜面に置かれた物体に作用する重力を垂直力と斜面に平行な力に分解した時、 斜面に平行な力と斜面に対して垂直な力に摩擦係数を乗じた値の合力がＦとつり合った時に物体は停止します。 |
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| 物体がつり合った状態の時に次の式が成立します。 |
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Ｆ＝斜面に平行な力＋(垂直力×摩擦係数) |
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| 摩擦の法則 |
| 静止摩擦力及び運動摩擦力は、物体に作用する重力である垂直力に比例するもので、物体の接触面積の大きさには関係しません。 物体の接触面に作用する垂直力と最大静止摩擦力の比を静止摩擦係数といい、
最大静止摩擦力及び静止摩擦係数の関係は次の式で表すことができます。 摩擦の法則は、その経験則を見いだしたアモントンとクーロンの名を取って「アモントン・クーロンの法則」と呼ばれています。 |
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| 最大静止摩擦力＝垂直力×静止摩擦係数 |
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| 摩擦は、物体が転がる時にも働いています。球や円柱等が転がる時に働く摩擦力を転がり摩擦力といい、滑り摩擦力と比較すれば数10分の1程度と非常に小さい値です。
このため、 転がり摩擦力を利用したボールベアリングやローラベアリングの旋回支持体がクレーン等に用いられています。 |
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| 【計算例】 |
| 図のような水平な床面に置かれた質量200ｋｇの物体を動かすために必要な最小の力Ｆの求め方。ただし、接触面の静止摩擦係数は0.3とします。 |
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| Ｆ＝200×9.8×0.3＝588Ｎ |
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物体を動かす力は、質量を力に換算する定数9.8を
用いて求めます。 |
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