問 題
質量10kgの物体が水平な台の上に静止した状態で置かれている。この物体に20Nの力を水平方向に加え続けたときの摩擦力はおよそいくらか。
ただし、物体の底面は常に台に接しているものとし、台と物体の間の静止摩擦係数を0.50、動摩擦係数を0.10、重力加速度の大きさを10m/s2とする。
- 10N
- 20N
- 30N
- 40N
- 50N
正解 (2)
解 説
摩擦力とは、ものが動こうとする方向と逆向きに働く力のことです。ものの接触面（例：床）から受ける力です。
摩擦力は、２つに分類されます。１つめは、ものが動き出していない時の静止摩擦力です。２つめは、ものが動いている時の動摩擦力です。
共に Ｆ摩擦力=μＮ で求めることができます。
※Ｎ は、垂直抗力です。垂直抗力は床が水平で物の質量が m の時 mg です。床が斜めの場合、傾斜がθなら mgsinθ です。
※μは、静止摩擦力の場合、「静止摩擦係数」です。動摩擦力の場合、「動摩擦係数」です。
本問では 20N の水平方向の力で押しています。垂直抗力は mg = 10 × 10 = 100 です。従って、（最大）静止摩擦力は、50 と計算できます。
※（最大）とつけたのは水平方向の力が 50N 以下であれば、静止摩擦力はもっと小さくなるからです。
（最大）静止摩擦力 以下の力なので物体は動いていないと判断できます。
水平方向に着目した時にものが動いていないのだから
Σ横 = ０ です。
従って、20N の力で、水平逆向きに静止摩擦力がはたらいていると考えられます。
以上より、正解は 2 です。
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