摩擦による加速度の計算方法

運動に対抗する力として、摩擦は常に加速度を減少させます。 摩擦は、オブジェクトとサーフェスの相互作用の間に発生します。 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よって異なります。 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可能性がありますが、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、水上または水の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; 読んでいない)

摩擦力は、物体の質量に加えて、物体とそれが滑る表面との間の滑り摩擦係数に依存します。 加えられた力からこの力を引いて、オブジェクトの加速度を求めます。

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。 摩擦力には主に2つのタイプがあります。静的力(Fst)とスライド力(Fsl). 物体が動く方向とは逆の方向に作用しますが、法線力(FN)これらの力を生成し、運動方向に垂直に作用します。 FN オブジェクトの重量に追加の重量を加えたものに等しくなります。 たとえば、テーブル上の木のブロックを押し下げると、法線力が増加するため、摩擦力が増加します。

静摩擦と滑り摩擦はどちらも、移動体とそれが移動する表面の特性に依存します。 これらの特性は、静力学の係数(µ)で定量化されます。st)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ついて表になっています。 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_ {st} \ leq \ mu_ {st} F_N \\\ text {} \\ F_ {sl} = \ mu_ {sl} F_N

加速度の計算

ニュートンの第2法則によれば、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)です。 加速に興味がある場合は、方程式を次のように並べ替えます。

a = \ frac {F} {m}

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。 摩擦力には主に2つのタイプがあります。静的力(Fst)とスライド力(Fsl). 物体が動く方向とは逆の方向に作用しますが、法線力(FN)これらの力を生成し、運動方向に垂直に作用します。 FN オブジェクトの重量に追加の重量を加えたものに等しくなります。 たとえば、テーブル上の木のブロックを押し下げると、法線力が増加するため、摩擦力が増加します。

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摩擦を受ける物体にかかる総力(F)は、加えられた力(F)の合計に等しくなります。アプリ)と摩擦力(Ffr). しかし、摩擦力は運動に対抗するため、前進力に対して負になります。

F = F_ {app} -F_ {fr}

摩擦力は、摩擦係数と法線力の積であり、余分な下向きの力がない場合、はオブジェクトの重量です。 重量(w)は、物体の質量(m)に重力(g)を掛けたものとして定義されます。

F_N = w = mg

これで、加えられた力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 と摩擦力。 オブジェクトが動いているので、滑り摩擦係数を使用してこの結果を取得します。

a = \ frac {F_ {app}-\ mu_ {sl} mg} {m}

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