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運動方程式の問題

なめらかな水平面上に質量Mの板Aをおき、その上に質量mの物体Bを載せる。板Aに右向きに力を加えて加速させる。AとBの間の静止摩擦係数をμ、動摩擦係数をμ’、重力加速度をgとする。 問・加える力の大きさがFのときBはAのウエをすべることなく一体となって加速した。加速度はいくらか。 a=F/(M+m) 問。加える力の大きさがある値を超えるとBはAのうえをすべりだす。 この値はいくらか。 この条件がちょっとよくわかりません・・。 物理がお得意の方よろしくお願いします。

  • stripe
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  • ONEONE
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回答No.1

また来ました(^^;)\ 一つ目。(はわかったのかな?) 一体となっているのだから、AとBを一つの物体と見てその質量はM+m 運動方程式 (m+M)a=F ∴a=F/(m+M) 二つ目。 図にBに働く力とAに働く力を描く。 AとBはそれぞれ分けて描いたほうがわかりやすいと思います。 右向き正、上向き正とします。 Bに働いている力を運動方程式で表す。 水平方向:ma=R(a:加速度、R:AB間に働く力) (1) 鉛直方向:0=N-mg  (N:Aからの垂直抗力)      (2) Aに働いている力を運動方程式で表す。 水平方向:Ma=F-R               (3) 鉛直方向:0=T-N-Mg(T:床からの垂直抗力) (4) T=(M+m)g (1)(3)よりR={m/(m+M)}F R>μN=μmg ←(AB間に働く力が最大摩擦力より大きくなったときBはすべる) なので R={m/(m+M)}F>μmg ∴F>(m+M)g (注)μは静止摩擦係数といいますけどμNは最大摩擦力で、接触している物体同士が相対的に静止しているとき、摩擦力はμNではなくて0~μNまでの値をとります。

stripe
質問者

お礼

こんばんは。 わかりやすい説明ありがとうございますm(__)m >一体となっているのだから、AとBを一つの物体と見て あ~別々に運動方程式を立ててといたのですが、こっちの方がよいですよね。今度からそうやって解こうと思います。 >R>μN=μmg ←(AB間に働く力が最大摩擦力より大きくなったときBはすべる) ごめんなさい。ちょっとよくわからないのですが、なぜ力Fが最大摩擦力を超えると、BはAの上をすべるのでしょうか?図に力を書いてみてるんですけどちょっとイメージできません。 よろしくお願いしますm(__)m

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  • ONEONE
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回答No.3

>ごめんなさい。ちょっとよくわからないのですが、なぜ力Fが最大摩擦力を超えると、 >BはAの上をすべるのでしょうか?図に力を書いてみてるんですけどちょっとイメージできません。 力Fじゃなくて力"R"ですよ。 AB間の力をRとおいた時点ですべらない条件は0≦R≦μNです。 μNが最大摩擦力なのだから、それ以上の力が加わったらすべってしまいますよね。 >一体となっているのだから、AとBを一つの物体と見て あ~別々に運動方程式を立ててといたのですが、こっちの方がよいですよね。今度からそうやって解こうと思います。 これだけ解くならこんな考え方でもいいと思いますが、(1)(3)からでるから最初に運動方程式を立ててしまってから問に入ったほうがいいと思うところです。

stripe
質問者

お礼

ちょっとおくれてしまってごめんなさい! あ~ずっと力Fをを求めるのかと思ってたので、こんがらがってしまいました。 先に運動方程式をたてたほうがよいんですね。 どうもありがとうございました!

  • ONEONE
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回答No.2

【訂正】 ×―――∴F>(m+M)g ○―――∴F>μ(m+M)g

stripe
質問者

お礼

了解しました(**」

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