動力学

質問

動摩擦係数が0.400の水平面上で、質量500gの物体を、19.2m/sの初速度で滑らせる。この物体は何s後に静止するか。また、静止するまでに何m移動するか。

私にとって動摩擦係数が0.400の水平面上というのが厄介で解けません。
解法だけでいいのでご教授ください。

回答No.2

KitCut-100 · ベストアンサー

静止摩擦係数と動摩擦係数という言葉があります。
まず摩擦係数について説明します。
物体と物体が接触して相互に押し付け力がAであるとします。
これをずらし方向に動かしたときにその方向ずらし方向に生じる力が
摩擦力です。 この摩擦力をBとし B/Aを考えます。
このB/Aは特徴的な挙動をします。
1) 相互の物体がズレ始まる最初の A/Bの大きさ
このA/Bを静止摩擦係数といいます。これは Aの絶対的な大きさや
接触面積には関係なくほぼ一定の値を示します。（高校物理では
一定としています。）
2)相互の物体がズレテイル最中の A/Bの大きさ。
このA/Bを動摩擦係数といいます。 またこれはAの絶対的な大きさや
接触面積、また物体の相対速度にはほぼ依存せずほぼ一定です。
（高校物理では一定と扱います）

さて今回の問題ですが 動摩擦係数が0.4で与えられています。 また題意より
初速度 19.2m/sで移動を開始していますので、動摩擦係数を適用可能です。
また静止するめでの間ですので、これも動摩擦係数の適用範囲ないです。
（静止した後のを考えていない。） よって動摩擦係数のみを考えれば
よいことになります。

次に動摩擦係数の適用方法ですが、これは物体を止まらせる方向の力 F として
作用します。 先ほどの動摩擦係数の説明にもありますようにこの力は、速度に
依存しないため 一定の力になります。 つまり初速度19.2m/sを与えられた物体が,一定の制止方向の力が作用している状態で, 何m 進むか,またこれに何秒かかるかとの問題です。

これより回答します。
物体の押し付け力 A: これは 質量 500gの重さです。 (MKS単位系を使用)
A= 0.5 * 9.8 kg m/s/s
また 動摩擦係数 B/A=0.4
B= 0.5* 9.8 * 0.4 kg m/s/s
の制止力Bが作用します。
また初速度 V0 = 19.2 m/s です。
質量 0.5 kgの物体が初速度 19.2m/s でありこれに一定の制止力 Bが作用したときの運動をもとめる問題となります。

これは
F=ma や L= v0^2/2/a L : 移動距離, a=加速度
t1 = v0/a t1: 静止までの時間
の公式を使用して求めます。

まず加速度 a
a = F/m = ( 0.5* 9.8 * 0.4 kg m/s/s)/(0.5 kg)= 9.8*0.4m/s/s
L= Vo^2/a = 19.2*19.2/(9.8*0.4) m = 47m
t1= 19.2/(9.8*0.4)= 4.9 sec
となります。

お礼

じっくり読みました。
とてもよく分かりました。

回答No.1

bufa

動力学…と表記するからには，大学生かしら．

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4529783.html
↑が解けて，この問題が解けない理由がわからない．

摩擦係数と摩擦力，力積と運動量を復習すればすぐに解けますよ，大丈夫．

補足

私は高校生です。