• ベストアンサー
  • 困ってます

動摩擦力と静止摩擦力について。

ここに2本の円柱形の棒でできたレールと、レールの幅よりも大きな球があったとします。 このレールに球を置いて、球を転がす、またはレールを傾けて球を転がした場合についてです。 ここで質問なのですが、球がレール上をスリップせずに転がっている場合、この球とレールの間に働いている摩擦力は動摩擦力でしょうか、それとも静止摩擦力でしょうか? 私の意見としては、球とレールはこすれあっていないので、最大静止摩擦力を超えない静止摩擦力が働いていると思うのですが、友達は物体が動いていたら常に動摩擦力が働くんだ、と言って意見が食い違っています。 一体どちらが正しいのでしょうか。 よろしくお願いします。

noname#221867
noname#221867

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数6
  • 閲覧数1230
  • ありがとう数1

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 回答No.4
  • htms42
  • ベストアンサー率47% (1120/2361)

>友達は物体が動いていたら常に動摩擦力が働くんだ、と言って意見が食い違っています。 動摩擦力と静止摩擦力の2つの枠組みで考えるとしたら静止摩擦力です。 「動いているから動摩擦力だ」ということではありません。接触点(接触面)でずれ(こすりあい)が生じているのが動摩擦力です。「滑らずに転がる」という条件で考えているのですから動摩擦力ではありません。 「滑らない」ということですから摩擦力が働いていてもエネルギーのロスはありません。 摩擦力が働いていることによってエネルギーのロスのない運動が実現することができるのが面白いところです。 「転がり摩擦力」というのは「滑らずに転がる」が理想的には成り立っていないということでの修正に対応する量です。接触点で小さなずれが起こっていたり、変形が生じていたりすることによってエネルギーのロスが生じるからです。 自動車の場合で言えばタイヤがロックして滑っている時が動摩擦力の働いている状態です。急ブレーキをかけた時に起こります。この摩擦で運動エネルギーを失うので止まります。通常のブレーキではタイヤはロックしていません。その場合はブレーキディスクのところでこすりあいによるエネルギーのロスが生じています。これも動摩擦力です。タイヤがスリップせずに普通に回転している状態でもタイヤは変形しています。路面にタイヤの跡が付きます。エネルギーのロスがあります。でも滑っている時に比べると各段に小さいです。これが転がり摩擦です。 斜面を球や円筒が滑らずに転がるという問題は剛体回転の問題としてよく出てきます。滑らないことで回転が起こります。一回転での移動距離は円周の長さに等しいです。 この場合は静止摩擦力です。滑っていないのでエネルギーのロスがありません。 慣性モーメントを考える場合でもV=rωという関係を使うことができるようになります。 位置エネルギーの減少が重心の運動エネルギーの増加と重心周りの回転のエネルギーの増加の和になります。 滑っていれば一回転での移動距離は円周の長さよりも大きくなります。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

その他の回答 (5)

  • 回答No.6

これは静止摩擦が働くと考えてよい。 もちろん、最大静止摩擦力よりも小さい力になります。 摩擦のする仕事は通常は熱や音に変化しますが、この場合は球を回転させる方向にも働きます。よって摩擦のした仕事分ほどには球の力学的エネルギーは減少しません。 参考URLに実際に球を転がす場合について解説されているので読んでみるとよいでしょう。

参考URL:
http://monoist.atmarkit.co.jp/fmecha/index/fmachapita.html

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.5

動摩擦力はものがこすれ合う時に発生する力、 静止摩擦力はものが噛み合う時に発生する力です。(歯車と同じ) よって、球をスリップさせない力は静止摩擦力です。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.3
  • fjnobu
  • ベストアンサー率20% (489/2329)

ころがり摩擦が有ります。 参考にしてください。

参考URL:
http://okwave.jp/qa/q5239991.html

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.2

>>私の意見としては、球とレールはこすれあっていないので、最大静止摩擦力を超えない静止摩擦力が働いていると思うのですが、 ????あなたの考えがよく分かりません。あなたが思っている摩擦力は動摩擦力ですよ。 友達の言う通り、物体が動いているならばそれに働く摩擦力は動摩擦力で、静止摩擦力ではありません。 参考までに http://physics20060523.web.fc2.com/masatu.htm

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.1
  • oo14
  • ベストアンサー率22% (1770/7942)

転がり摩擦力っていうんじゃ? これは静止摩擦力や動摩擦力より圧倒的に小さいものです。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

関連するQ&A

  • 高校物理において、必ず最大静止摩擦力>動摩擦力

    が成り立つ。 即ち、最大静止摩擦力=動摩擦力と最大静止摩擦力<動摩擦力は絶対成り立たない。 これは、あってますか? 回答お願いします。

  • 最大静止摩擦力とは?

    粗い平面上に物体が静止している。 その物体に糸をつけて力を0グラムから次第に大きくして引いていったら、ちょうど15グラムで動き出したとする。 この状況で質問なんですが、最大静止摩擦力が働くのは力が15グラムより下、かつ 15グラムに最も近い値ですよね? あと、 もしいきなり一定の時間、15グラムぴったりの力で引いた時、物体に最大静止摩擦力が働くことはなく、最初から動摩擦力が働くんですか? 物理の初心者ですので、出来るだけ詳しく分かりやすい回答をお願いします。

  • 最大静止摩擦力について。

    粗い平面上に物体が静止している。 その物体に糸をつけて力を0グラムから次第に 大きくして引いていった ら、ちょうど15グラムで動き出したとする。 この状況で質問なんですが、最大静止摩擦力が働くのは力が15グラムよ り下、か つ 15グラムに最も近い値ですよね? あと、 もしいきなり一定の時間、15グラムぴったりの力で引いた時、物体に最 大 静止摩擦力が働くことはなく、最初から動摩擦力が働くんですか? 物理の初心者ですので、出来るだけ詳しく分かりやすい回答をお願いし ます。

  • 高校物理、摩擦力について

    教科書に載っていた図なのですが、この図は静止していた物体を動かす時、物体に力を加えていき、最大静止摩擦力を突破すると物体は動き出す、物体が動くとき、動摩擦力が働くがそれは静止摩擦力より小さいことを示していますが、このままではF>摩擦力ですから、物体は加速するばかりで止まらないと思うのですが、物体が止まるときというのはどうなるのでしょうか? また、あくまで静止していた物体が動き出す場合の話で、動いていた物体が床に載り、動摩擦力を受ける場合、F=動摩擦力もF>動摩擦力もF<動摩擦力もありえますよね?

  • 最大静止摩擦力>動摩擦力

    高校物理において、最大静止摩擦力≧動摩擦力となることは、絶対ありませんか? 回答お願いします。

  • 静止摩擦、動摩擦

    物理の摩擦の問題なのですが、 [問題文] 水平なあらい面に質量m[kg]の物体を置き、水平右方向に力F0[N]を加える。 力F0[N]を徐々に大きくしていくと、力F1[N]で物体が滑り出し、F2[N]で物体は等速になる。 とあるのですが、こういう現象はあり得るのでしょうか。 まず上の文章からF0<F1<F2と仮定する。 m=20kg、重力加速度g=9.8m/s^2、静止摩擦係数μ=0.9、動摩擦係数μ’=0.8とすると、 F1で物体は滑り出すので、滑り出す直前の力をF1’(F0<F1’<F1<F2)とすると 最大静止摩擦力=F1’=μmg=0.9*20*9.8=176.4[N] また、F2は動摩擦力とつりあっているので F2=μ’mg=0.8*20*9.8=156.8[N] F0<F1’<F1<F2にならないといけないのに、数値を入れるとF1’>F2となってしまうので矛盾する。 ということは仮定が間違っていたことになって、物体が滑り出した後も力を増やし続けると、物体は等速になることはないのでしょうか?

  • 高校物理の力学についてですが、動摩擦力が最大静止摩擦力より小さいのはど

    高校物理の力学についてですが、動摩擦力が最大静止摩擦力より小さいのはどうしてですか。 教えてください。

  • 摩擦

    静止摩擦係数0.5 動摩擦係数0.2のあらい水平面上に質量50キログラムの物体を置き、次の力fで水平に引いたとき、物体に働く最大静止摩擦力Fmを求めて、各物体に働く摩擦力を求めよ。 (1)f=200Nのとき (2)f=400Nのとき

  • 静止摩擦力と引く力のつりあい

    初歩的な質問で申し訳ありません。 物体を引く力Fと、その物体と床の間に働く静止摩擦力fは、同一作用線上にないにもかかわらず、なぜ同じ大きさで釣り合うのでしょうか?(静止摩擦力が最大摩擦力でないとき) ご回答よろしくお願いします。

  • 静止摩擦と動摩擦の関係

    理科の自由研究で紙の摩擦力の実験をしているのですが、 動摩擦と静止摩擦の関係が 「静止摩擦>動摩擦」になる理由がよくわかりません。 中学三年生なので、わかりやすく、教えてください。