摩擦力の公式まとめ

東大塾長の山田です。

このページでは、摩擦運動について正確に理解できるようについて説明しています。ぜひ参考にしてください！

1. 摩擦力について

まずは、摩擦力についてしっかりと理解しましょう。

1.1 そもそも摩擦力とは？

摩擦力の意味は、物体が他の物体と摩擦しながら運動しようとするとき ，または運動中に ，接触面から働く面に沿った抵抗力のことです。

つまりは運動を妨げる方向に働く力、というイメージをもっておくと良いでしょう！

また、摩擦力は床面に押し付ける力が強ければ強いほど大きくなります。

これについても式を用いて理解していきましょう！

入試で扱う摩擦力は、主に二種類あります。

の二つです。

二つの違い、詳しい定義については、このページでしっかりと説明したいと思います！

1.2 静止摩擦力とは？

まずは静止摩擦力について説明します。

静止摩擦力には、

・外力の大きさに応じて大きさが変化して
・摩擦がない場合に物体が行うであろう運動を妨げる向きに働く

といった性質があります。以下の図をイメージしてみましょう。

これが静止摩擦力のイメージです。

この時注意する必要があるのが、\(N\)と\(R\)はともに未知量で上限が決まっているという点です。

そしてその\(|R|\)が上限に達すると物体が動き出します。このとき

\[|R|_{max}=μN\]

であることが知られていて、この\(μ\)のことを静止摩擦係数といいます。

つまり、静止摩擦力\(R\)が\(μN\)に達したら、物体は滑り出すということです。

1.3 動摩擦力とは？

動摩擦力についても説明します。

これに関してはまず式を覚えてしまうのが良いです！

これが公式です。以下のような状態をイメージしてもらうのが良いです！

これも静止摩擦力と同様に、現実にしている運動を妨げる方向に力が働くイメージを持っておくと良いでしょう。

おまけ

静止摩擦力と動摩擦力の公式は似ていますが、それら二つは似て非なるものです。

動摩擦力は以下のグラフのように、大きさが変わります。

その中で一定値を取ってそれを動摩擦力としている、ということは覚えておいてもよいかもしれませんね！

2.摩擦力まとめ

最後に今回の内容をまとめてみましょう。

まずは公式をまとめます。

覚えておくことはこれだけです！最後に上でまとめたことをグラフに表してみたので、イメージとして掴んでおくと良いでしょう。