静摩擦：定義、係数、方程式（例付き）

静摩擦は力でなければなりません克服する何かを始めるために。 たとえば、誰かが重いソファのような静止した物体を動かさずに押すことができます。 しかし、彼らがもっと強く押すか、強い友人の助けを求めるならば、それは摩擦力を克服して動くでしょう。

ソファがまだある間、静摩擦力は、プッシュの加えられた力のバランスを取ります. したがって、静摩擦力は、加えられた力が反対方向に作用すると直線的に増加します。、最大値に達し、オブジェクトが動き始めるまで。 その後、物体は静摩擦ではなく動摩擦による抵抗を受けます。

静摩擦は通常、動摩擦よりも大きな摩擦力です。ソファを床に沿って押し始めるのは、ソファを動かし続けるよりも難しいです。

静摩擦は、物体とそれが置かれている表面との間の分子相互作用から生じます。 したがって、表面が異なれば、静止摩擦の量も異なります。

さまざまな表面の静摩擦のこの違いを表す摩擦係数は次のとおりです。μ_s.これは、この記事にリンクされているような表にあるか、実験的に計算されています。

どこ：

• ​F_s=ニュートン単位の静摩擦力（N）
• ​μ_s =静摩擦係数（単位なし）
  
• ​F_N =ニュートン単位のサーフェス間の法線力（N）

最大の静摩擦は、不等式が等式になったときに達成されます。その時点で、オブジェクトが動き始めると、異なる摩擦力が引き継がれます。 （動摩擦力、または滑り摩擦には、動摩擦係数と呼ばれる異なる係数が関連付けられており、μ_k .)​

子供が10kgのゴム製の箱をゴム製の床に沿って水平に押し込もうとします。 静摩擦係数は1.16です。 子供が使用できる最大の力はどれくらいですかなしボックスはまったく動いていますか？

[スチルボックスに加えられた摩擦力、重力力、法線力を示す自由体図を挿入]

まず、正味の力が0であることに注意して、ボックスの表面の法線力を見つけます。 ボックスは動いていないので、この力は反対方向に作用する重力と大きさが等しくなければなりません。 それを思い出しますF_g = mgどこF_g重力です、mオブジェクトの質量であり、gは地球の重力による加速度です。

そう：

次に、Fを解きます_s 上記の式で：

これは、ボックスの動きに対抗する最大の静止摩擦力です。 したがって、これは、ボックスを動かさずに子供が加えることができる最大の力でもあります。

子供が力を加えている限り、注意してください静摩擦の最大値未満、ボックスはまだ移動しません！

静摩擦は、加えられた力に対抗するだけではありません。 物体が丘やその他の傾斜面を滑り落ちるのを防ぎ、重力に抵抗します。

ある角度では、同じ方程式が適用されますが、力ベクトルを水平成分と垂直成分に分解するには三角法が必要です。

20度の傾斜面に置かれた2kgの本を考えてみましょう。 本を静止させるために、傾斜面に平行な力のバランスをとる必要があります. 図が示すように、静摩擦力は上方向の平面に平行です。 反対の下向きの力は重力によるものですが、この場合は、重力の水平成分のみ静摩擦のバランスを取っています。

その成分を解決するために重力から直角三角形を描き、 この三角形の角度が平面の傾斜角に等しいことを見つけるための小さなジオメトリ、 インクルード重力の水平成分（平面に平行なコンポーネント）は次のようになります。

これは、本を所定の位置に保持する静止摩擦力と等しくなければなりません。

この分析で見つけることができるもう1つの値は、静摩擦係数です。 法線力は垂直本が載っている表面に。 したがって、この力は垂直成分とのバランス重力の力：

次に、静摩擦の方程式を再配置します。