力学 摩擦力

質問

大学の力学についての質問をさせて頂きます。質問は２つです。車は登る時も下る時もスリップはしないとします。
坂の上に車があって、坂を等速で登る時、『摩擦力は進行方向に対して前向き』って言うのは、
歩く時、進行方向とは逆に地面に力を加えて、その反作用の摩擦力が進行方向に対して前向きにかかることで進むことと同じことなので理解できるんですが、

（質問1つ目）
坂道を車が等速で下る時、摩擦力は進行方向に対して後ろ向きにかかるっていうのがよく理解できません。。じゃあどうやって進んでるんでしょうか？

（質問２つ目）
また、下る時に加速をつけた時、その加速度がgsinφ（坂道の角度φ、重力加速度g）を超えたとき、摩擦力は進行方向前向きになるっていうのがよく理解できません。なんとなーく分かったような分からないようなって感じでもやもやしてます。

上手くまとめられなくてすいませんです。。ちなみに私は大学1回生ですので力学に対しての知識は高校生とさほど変わりません。よろしくお願いします。

回答No.2

rukuku · ベストアンサー

私が回答を作成している間にpolerbearsさんの回答がありましたので重複するところはありますが、そのまま登投稿させていただきます。

大学で習う力学は微積分を使うため、本格的ですが、この疑問を解くための知識は高校で習う力学で十分です。
…高校の力学が“簡易版”なのですが、実際の仕事にも案外役立ちます。ちゃんと身につけておくことをお勧めします。

「自動車が」と考えると説明がちょっとよけいに必要になりますので、「自転車が」と考えてください。」
あと、空気抵抗は無視するとします。

絵を描けばもっと伝わると思うのですが、掲示板の都合上、言葉だけで説明します。
a=f/m
を忘れないでください。

（質問1つ目）
自転車をこがずに坂道を下ったら「等速」で下れますか？
自転車は重力で下（＝“前”）に引っ張られているから加速していきます。
「等速」で走るためにはブレーキをかけて、重力に対抗しなければなりません。
重力は“前”に引っ張るのですから、「等速」で走るためには“後”向きの力が必要です。
その“後”向きの力を生み出しているのは摩擦力です。

（質問２つ目）
>下る時に加速をつけた時、その加速度がgsinφを超えたとき
重力による加速に加えてさらに加速しようとしたらペダルをこがなければなりません。
ペダルをこぐ力がチェーン→タイヤと伝わって、タイヤが路面を“後”に押します。
その反作用で路面はタイヤを“前”に押します。

お礼

回答ありがとうございます。理解できました。もうもやもやは消えました。
自動車を自転車に変換してくれたおかげでよりイメージしやすくなり分かりやすくなりました。

回答No.1

polerbears

(1)の解答
　自転車で坂道を降りるときのことを思い出してください。ペダルを漕がないのに、どんどん加速しませんか？
　等速で（つまり、加速しないで）、坂道を下っていくときは、ブレーキをかけながら下っているのです。
(2)の解答
　重力が、坂道を下る方向と坂道に対して垂直の方向のベクトルに分解し図を書いてみてください。理解できると思います。

PS
文系の大学生さんですよね。

お礼

回答ありがとうございます。理解できました。

＞文系の大学生さんですよね。
・・・すいません。。こんなんでも一応理系でやってます。この質問からも分かるとおりかなり底辺側の人間ですけどねｗ