摩擦で加速度を計算する方法

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著者: Laura McKinney
作成日: 2 4月 2021
更新日: 16 5月 2024
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【高校物理】 運動と力33 動摩擦力 (19分)
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運動に対抗する力として、摩擦は常に加速を低下させます。表面に対するオブジェクトの相互作用の間に摩擦が発生します。その大きさは、表面とオブジェクトの両方の特性、およびオブジェクトが動いているかどうかに依存します。摩擦は、2つの固体オブジェクト間の相互作用の結果である場合がありますが、そうである必要はありません。空気抵抗は摩擦力の一種であり、水上または水中を移動する固体の相互作用を摩擦相互作用として扱うこともできます。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

摩擦力は、物体の質量に加えて、物体と物体がスライドする表面との間の滑り摩擦係数に依存します。適用された力からこの力を引いて、オブジェクトの加速度を見つけます。式は、加速度(a)摩擦(F)をその質量(m)で除算したもの、または a = F÷m ニュートンの第二法則による。

摩擦力の計算方法

力はベクトル量です。つまり、力が作用する方向を考慮する必要があります。摩擦力には、静的力(F)およびスライド力(Fsl)。オブジェクトが移動する方向と反対の方向に作用しても、垂直力(FN)これらの力を生成し、動きの方向に垂直に作用します。 FN オブジェクトの重みに追加の重みを加えたものに等しい。たとえば、テーブルの上の木のブロックを押し下げると、垂直力が増加するため、摩擦力が増加します。

静止摩擦と滑り摩擦は、移動する物体と移動する表面の特性に依存します。これらの特性は、静的係数(µ)およびスライド(µsl)摩擦。これらの係数は無次元であり、多くの一般的なアイテムとサーフェスに対して表にされています。状況に当てはまるものを見つけたら、次の方程式を使用して摩擦力を計算します。

F = µ ×FN

Fsl = µsl ×FN

加速度の計算

ニュートンの第二法則は、物体の加速度(a)はそれに加えられる力(F)に比例し、比例係数は物体の質量(m)であると言います。つまり、F = maです。加速に興味がある場合は、a = F÷mを読み取るように方程式を並べ替えます。

力はベクトル量です。つまり、力が作用する方向を考慮する必要があります。摩擦力には、静的力(F)およびスライド力(Fsl)。オブジェクトが移動する方向と反対の方向に作用しても、垂直力(FN)これらの力を生成し、動きの方向に垂直に作用します。 FN オブジェクトの重みに追加の重みを加えたものに等しい。たとえば、テーブルの上の木のブロックを押し下げると、垂直力が増加するため、摩擦力が増加します。

摩擦を受ける物体にかかる総力(F)は、加えられた力の合計(Fアプリ)および摩擦力(Ffr)。しかし、摩擦力は運動に対抗するため、前方への力に対して負であるため、F = Fアプリ -Ffr。摩擦力は、摩擦係数と垂直力の積であり、 余分な下向きの力がない場合、オブジェクトの重量です。重量(w)は、オブジェクトの質量(m)に重力(g)を掛けたものとして定義されます:FN = w = mg。

これで、適用された力Fを受ける質量(m)のオブジェクトの加速度を計算する準備ができました。アプリ そして摩擦力。オブジェクトは移動しているため、滑り摩擦係数を使用してこの結果を取得します。

a =(Fアプリ - µsl ×mg)÷m