荷車と最大静止摩擦の関係について

質問

一般に荷車を押すのと引くのでどちらの方が最大静止摩擦は小さくなるのでしょうか？
またその理由はどうしてですか？

回答No.1

Quarks · ベストアンサー

荷車が単純な直方体のような形で、これを粗い面に平行に、押したり引いたりする、という条件設定なら、どちらの方向に力を加えても、差は無いです。

実際の荷車の場合でも、引いたとしても押したとしても、地面と車輪との接触状況は同じでしょうから、接触部分に差を求めることはできないと思います。

しかし、それにもかかわらず、引くときと押すときとで、本当に差があるようなら、それなりに理由を考えなければなりません。以下は、差があるという前提で、その理由を求めてみます。

確証は無いのですが、荷車は、これを引くときの方が楽になるような構造に作られているのではないかと思います。
具体的には、荷車の「引き手」の部分に力を加える場合、荷車を引く方向に加えたときには、水平方向から若干上向きに引くように力が加わるように見えます。逆に、荷車を押すときには若干下向きに力を加えてしまうのではないでしょうか。

結局、加えた力の鉛直方向分力が、荷車と地面との間に生じる垂直抗力の大きさを変えてしまうため、最大摩擦力に差が生じる。

引くときは鉛直方向分力の影響で、垂直抗力が小さくなりますから、最大摩擦力も小さくなる。押すときは垂直抗力が大きくなってしまうために、最大摩擦力は大きめになる、と言えるかも知れません。