摩擦について

質問

今力学で転がり摩擦を勉強しているのですが、よく分からないことがあります。同じような質問があり、参考にしましたが、それでも分からないことがあるのでよろしければ教えてください！
　使っている教科書では斜面を円柱が転がっている場合が載っており、
１つは転がり摩擦が働いていない場合
２つ目は転がり摩擦が働いている場合

１つ目は静止摩擦力によって転がっていると思うのですが、２つ目の場合は静止摩擦力に加え、転がり摩擦も働くと考えてよいのでしょうか？何か教科書を見ると２つ目の場合は転がり摩擦のみによって回転するように書いてあります。
もし静止摩擦力に加え、転がり摩擦も働くのでしたら
転がり摩擦<最大静止摩擦力
で転がるという表現が
転がり摩擦+静止摩擦力<最大静止摩擦力
になると思うのですがどうなんでしょうか？

　もし、転がり摩擦のみが作用するのならば、教科書の２つの例は何が違うのか分かりません。
というのは教科書では、転がり摩擦がある場合、転がり摩擦を求めるという過程が書いてあるのですが、これは、転がり摩擦が働いていない場合の、回転に作用する静止摩擦力を求めても同じになると思うのですが、違うのでしょうか？分かりにくくてすみませんがどなたか教えていただけないでしょうか？

回答No.2

ojisan7 · ベストアンサー

>でしたら、教科書に載っていた、物体が転がっていて転がり摩擦を考えない場合　というのは一体何の力によって回転しているのでしょうか？

これは、「工学ではなく、物理学の”力学”の立場から考察しなさい」ということです。物理学の「力学」では「転がり摩擦力」という概念は存在しません。物理学では、物体が転がっている場合は「静止摩擦力」が働いていると考えています。確かに、物体が転がっているときは、物体と斜面との接触点は常に移動していますが、滑ってはいませんよね。物体が斜面を転がるのは、静止摩擦力が働いているからだ、と考えるのが物理の立場です。

お礼

ありがとうございます！理解できました！
とても感謝しております。

回答No.1

ojisan7

普通、物理学の力学では、「転がり摩擦力」は考えません。その理由は力学の問題を不必要に複雑にするからです。しかも、その「転がり摩擦力」の機構も良く分かっていないためです。しかし、工学の分野では「転がり摩擦力」を考慮します。このことが、いろいろ混乱を生じている原因になっているのではないかと思います。実際、物体が転がっているとき、物体と斜面との接触点は常に移動しています。これは、安易に「静止摩擦力」を使うことができないことを意味しています。「静止摩擦力」というのは物体と斜面の接触点が移動しません。

原則として、「静止摩擦力」は物体が静止しているときのみに働きます。「動摩擦力」は物体が滑っているときのみに働きます。「転がり摩擦」は物体が転がっているときにのみに働きます。

したがって、「静止摩擦」と「転がり摩擦」が同時に働くことはありません。

しかし、ここで注意しなければならないことは、物体が斜面を滑りながら、転がっている場合です。この場合は、斜面と物体の接触点を観察すれば分かるように、「動摩擦（滑り摩擦）力」だけを考慮すればよいのです。

補足

回答の方ありがとうございます。
でしたら、教科書に載っていた、物体が転がっていて転がり摩擦を考えない場合　というのは一体何の力によって回転しているのでしょうか？