理科

【中・高】物理を勉強する前に ― 力学編第2弾 摩擦力について ―

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白枝先生

こんにちは、出雲三中前教室の白枝です。

みなさん、中間テストはどうでしたか?

良かったという人も悪かったという人も見直しはしっかり行いましょうね。

次の期末テストはもう1か月後ですよ‼

さて、今日は物理のお話ですが前回もお話しした力学の続きです。

前回のブログはコチラ

今日は「摩擦力」を一緒にお勉強しましょう。

 

白枝先生こんにちは!

中間が終わったと思ったら、次は期末テストだ~。

しっかり勉強しなくちゃ!!

今日は「摩擦力」だね!よろしくお願いします!!

 

摩擦力のしくみ

白枝先生

突然ですが、皆さん摩擦力とは何かわかりますか?

摩擦力が日常生活でどんな役に立っているかご存知ですか?

摩擦力が無いと車や自転車、

そして私たちは上り坂を上ることは出来ませんし下り坂で止まることができません。

そんな摩擦力のしくみを説明していきます。

まずは下の図を見て下さい。

前回はつるつるしている斜面に物体を乗せたらどうなるかを考えました。

今回は表面がざらざらしています。

さて、この物体はこの後どうなるでしょうか?

正解は「滑り落ちずにそのまま止まっている」です。

 

え、滑り落ちないの!?

 

白枝先生

なぜ滑り落ちないかというと、物体と斜面の間にある力が働くからなのです。

それが摩擦力です。

物体にはたらく力を図に描きこむとこのようになります。

物体にはこれだけの力が働いていることになります。

摩擦力の大きさはこの図で言う斜面に平行な力と同じ大きさになります。

大きさが同じなので摩擦力と斜面に平行な力はつり合っていると言えます。

この物体を止めようとする摩擦力のことを「静止摩擦力といいます。

普段物体にはたらくのはこの静止摩擦力です。

 

一つの物体にたくさんの力がはたらいてる!!

摩擦力と斜面に平行な力が釣り合うと、滑り落ちなくなるんだね!

平面ではどうなっているのかな??

 

白枝先生

では、次の図を見て下さい。

今度は斜面ではなく、平らなところでの力の関係です。

さくらっこくん、

この物体が重たいとなかなか動かないよね?

 

うん、全然うごかない・・・。

 

白枝先生

このとき物体にはたらいている力は次の図のようになります。

さくらっこくんが物体を押す力と同じ大きさで静止摩擦力は働きます。

この静止摩擦力のせいで物体はなかなか動かないのです。

しかし、力を大きくして物体を押すと動き出すことがありますよね?

このとき、力の関係はどうなっているのでしょうか?

重力や垂直抗力は大きさは変わりませんが、

物体を押す力が大きくなると摩擦力が小さくなっていますね。

実は、物体にはたらいていた静止摩擦力は、

力の大きさがある所まで大きくなると一定の大きさまで小さくなってしまいます。

先ほど静止摩擦力と物体を押す力は同じ大きさになると説明しましたが、

物体を押す力がある大きさになった時、

摩擦力が小さくなり物体は動き出します。

そして物体が動いている間も物体には摩擦力が働き続けます。

物体が動いているときにはたらく摩擦力を「動摩擦力」といいます。

今回は平らな面で説明しましたが、

斜面でも滑り落ちている物体には動摩擦力が働きます。

斜面の場合、物体にはたらく重力の大きさや斜面の角度によって、

斜面に平行な力の大きさが変わります。

この力が大きくなると静止摩擦力がある大きさに達し、動摩擦力に変わってしまうのです。

 

今回のポイント

①摩擦力には静止摩擦力と動摩擦力がある。

②静止摩擦力は止まっている物体にはたらき、力の働く向きと逆方向に静止摩擦力ははたらく。

③静止摩擦力は物体にはたらく力と同じ大きさになり、つり合っている。

④物体にはたらく力がある大きさに達すると、静止摩擦力は動摩擦力に変わり、物体が動き出す。

⑤動摩擦力は物体が動いている間もはたらく。

 

白枝先生

摩擦力は複雑な内容なので今回は摩擦力のしくみを中心に説明しました。

物体にはたらく摩擦力は、

斜面や地面に接している部分が小さければ小さいほど働きにくくなります。

だからタイヤや車輪は丸く作られているのです。

今回はここまで。

摩擦力を考えるときは必ず図のように働く力を書き込んで考えましょうね‼

 

斜面でも平面でも、物体にはいろんな摩擦がはたらいていたんだね!

まずは図をノートに書き込んで、自分でも考えてみるよ!!

白枝先生ありがとうございました!

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