動摩擦：定義、係数、式（例付き）

ほとんどのオブジェクトは、思ったほどスムーズではありません。 微視的なレベルでは、一見滑らかな表面でさえ、実際には小さすぎる小さな丘や谷の風景です。 実際に見るが、2つの接触間の相対運動を計算することになると大きな違いを生む 表面。

表面のこれらの小さな欠陥は連動し、摩擦力を発生させます。 動きとは反対の方向であり、オブジェクトにかかる正味の力を決定するために計算する必要があります。

摩擦にはいくつかの種類がありますが、動摩擦別名すべり摩擦、ながら静止摩擦オブジェクトに影響します前動き始めて転がり摩擦特に、車輪のような回転するオブジェクトに関連しています。

動摩擦の意味、適切な摩擦係数を見つける方法、および方法を学ぶ それを計算すると、力を含む物理学の問題に取り組むためにあなたが知る必要があるすべてがわかります 摩擦。

最も単純な動摩擦の定義は次のとおりです。表面とそれに対して移動するオブジェクトとの接触によって引き起こされる運動に対する抵抗。 動摩擦力は次のように作用します反対するオブジェクトの動きなので、何かを前方に押すと、摩擦によって後方に押し出されます。

動的フィクション力は、移動している（したがって「動的」）オブジェクトにのみ適用され、滑り摩擦としても知られています。 これは、スライド動作（床板を横切ってボックスを押す）に対抗する力であり、特定の力があります摩擦係数これと他のタイプの摩擦（転がり摩擦など）の場合。

固体間の他の主要なタイプの摩擦は静摩擦であり、これは摩擦によって引き起こされる運動に対する抵抗です。まだオブジェクトとサーフェス。 ザ・静摩擦係数は一般に動摩擦係数よりも大きく、すでに動いている物体の摩擦力が弱いことを示しています。

摩擦力は、方程式を使用して最もよく定義されます。 摩擦力は、検討中の摩擦のタイプの摩擦係数と、表面が物体に及ぼす垂直力の大きさに依存します。 すべり摩擦の場合、摩擦力は次の式で与えられます。

どこF​_k は動摩擦力であり、μ​_k は滑り摩擦（または動摩擦）の係数であり、F​_n は法線力であり、問​​題が水平面に関係し、他の垂直力が作用していない場合（つまり、​F​_n = ​mg​、 どこmオブジェクトの質量であり、gは重力による加速度です）。 摩擦は力であるため、摩擦力の単位はニュートン（N）です。 動摩擦係数は単位がありません。

静摩擦の式は基本的に同じですが、すべり摩擦係数が静摩擦係数（μ​_s). これは、特定のポイントまで増加するため、最大値として考えるのが最適です。その後、オブジェクトにさらに力を加えると、オブジェクトが動き始めます。

動摩擦力の計算は、水平面では簡単ですが、傾斜面では少し難しくなります。 たとえば、質量がm= 2 kg、水平なガラス面を横切って押され、𝜇​_k = 0.4。 関係を使用して動摩擦力を簡単に計算できますF​_n = ​mgそれに注意してg= 9.81 m / s²:

ここで、表面が水平に対して20度傾斜していることを除いて、同じ状況を想像してください。 法線力は、重量表面に垂直に向けられたオブジェクトのmgcos（θ）、 どこθ傾斜の角度です。 ご了承くださいmg罪（θ）傾斜を引き下げる重力を示します。

ブロックが動いていると、これは次のようになります。

簡単な実験で静摩擦係数を計算することもできます。 コンクリート全体に5kgの木のブロックを押したり引いたりしようとしていると想像してみてください。 ボックスが動き始めた正確な瞬間に加えられた力を記録すると、静摩擦方程式を再配置して、木と石の適切な摩擦係数を見つけることができます。 ブロックを動かすのに30Nの力が必要な場合、F​_s = 30 N、つまり：

再配置：

したがって、係数は約0.61です。