物理基礎｜力と運動（4）摩擦力

摩擦力は「押しつける力」で決まり、面積では決まらない

この教材のために作ったオリジナル問題です。

答えを選ぶと、正解とわけが出ます。図の問題は、答えたあとに図が動いて確かめられます。

問1選んで答える

質量 3.0 kg の箱が床の上に止まっている。静止摩擦係数は 0.40。箱を 6.0 N で押したが動かなかった。このときの摩擦力は？（g ＝ 9.8 m/s²）

答えと解説

正解：6.0 N

動かない＝つりあい。摩擦力＝押す力＝ 6.0 N。μN ＝ 0.40 × 29.4 ＝ 11.8 N は限界の値で、まだこえていない。

問2選んで答える

質量 3.0 kg の箱（静止摩擦係数 0.40）を動かすには、少なくとも何 N で押せばよい？（g ＝ 9.8 m/s²）

答えと解説

正解：11.8 N

最大摩擦力＝ μN ＝ 0.40 × 3.0 × 9.8 ≒ 11.8 N。これをこえる力で押すと動き出す。

問3選んで答える

動き出した箱を、そのまま一定の速さで動かし続けた。動摩擦係数 0.30、質量 3.0 kg のとき、押す力は？（g ＝ 9.8 m/s²）

答えと解説

正解：8.8 N

一定の速さ＝合力 0。押す力＝動摩擦力＝ μ'N ＝ 0.30 × 29.4 ≒ 8.8 N。

問4選んで答える

同じ床の上で、同じ箱の「広い面」を下にして置き直した。動き出すのに必要な力は、せまい面のときと比べて？

答えと解説

正解：変わらない

最大摩擦力＝ μN。材質と押しつける力で決まり、接触面積にはよらない。

問5考えてから見る

重い家具を押すとき、動き出す瞬間がいちばん重く、動き出すと軽くなる理由を説明しよう。

答えと解説

動き出す直前の摩擦力（最大摩擦力 μN）が、動いているときの摩擦力（動摩擦力 μ'N）より大きいから。μ' ＜ μ なので、動き出した瞬間に摩擦力が小さくなり、軽く感じる。

自分の答えに、次のことが入っていたかくらべてみよう