今回は、『 摩擦力(まさつりょく) 』について学びましょう。 物体と接する面との間に働く『 接触力 (せっしょくりょく)』の1つですね。 『 摩擦力 』と言えば、荷物を押して動かしたいのに床との摩擦で動かない、とか、すべり台との摩擦でスムーズにすべらない、なんてことが思い浮かびませんか? 摩擦力は物体の動きを妨げる やっかいな力というイメージがあるかもしれませんね。 でも、もし摩擦力が無かったら? 人間は 歩くことができず、鉛筆で文字を書くこともできず、自転車や 自動車のタイヤは空回りして進まず、ブレーキだって使えなくなりますよ。 摩擦力は、やっかいものどころか、私たちの生活に欠かせない力なのですね。 当然、物理現象を考えるときにも必要不可欠な力です! 力の表し方・運動の法則|「外力」と「内力」の見わけ方がわかりません|物理基礎|定期テスト対策サイト. 物理学では、『 摩擦力 』を3種類に分けて考えますよ。 物体を押しても静止しているときの摩擦力が『 静止摩擦力(せいしまさつりょく) 』 物体が動き出すときの摩擦力が『 最大摩擦力(さいだいまさつりょく) 』 物体が動いているときの摩擦力が『 動摩擦力(どうまさつりょく) 』 それから、摩擦力は力なので単位は [N] (ニュートン)ですね。 それでは、『 摩擦力 』について見ていきましょう! 摩擦力の基本 摩擦力の向き 水平な床の上に置かれた物体を押すことを考えてみましょうか。 はじめは弱い力で押しても、摩擦力が働くので動きませんね。 例えば、荷物を右向きに押すと、摩擦力は荷物が動かないように左向きに働くからです。 つまり、 摩擦力は物体が動く向きと反対向きに働く のですね。 図1 物体を押す力の向きと摩擦力の向き さあ、押す力をどんどん強くしていきましょう。 すると、どこかで物体がズルッと動き出しますね。 一度物体が動くと、動く直前に押していた力よりも小さい力で物体を動かせるようになりますね。 でも、動いているときにもずっと摩擦力が働いているんですよ。 図2 物体を押す様子と摩擦力 ところで、経験的に分かると思いますが、摩擦力の大きさは荷物の質量や床面のざらざら具合によって変わりますよね。 例えば、机の上に置かれた空のマグカップを押して横に移動させるのは楽にできます。 そのマグカップになみなみとお茶を注いだら? 重くなったマグカップを押して横に移動させるには、さっきよりも強い力が要りますね。 摩擦力が大きくなったようですよ。 通路にある重い荷物を力いっぱい押してもなかなか動きません。 でも、表面がつるつるしたシートの上にのせると、小さい力で押してもスーッと動きます。 摩擦力が小さくなったようですね。 摩擦力の大きさは、どういう条件で決まるのでしょうか?
では,解説。 まずは,重力を書き込みます。 次に,接触しているところから受ける力を見つけていきましょう。 図の中に間違えやすいポイントと書きましたが,それはズバリ,「摩擦力の存在」です。 問題文には摩擦力があるとは書いていませんが,実は 「AとBが一緒に動いた」という文から, AとBの間に摩擦力があることが分かります。 なぜかというと,もし摩擦がなければ,Aだけがだるま落としのように引き抜かれ,Bはそのまま下にストンと落ちてしまうからです。 よって,静止しているBが右に動き出すためには,右向きの力が必要になりますが,重力を除けば,力は接している物体からしか受けません。 BはAとしか接していないので,Bを動かした力は消去法で摩擦力以外ありえませんね! 以上のことから,「Bには右向きに摩擦力がはたらく」と結論づけられます。 また, AとBが一緒に動くということは, Aから見たらBは静止している,ということ です(Aに対するBの相対速度が0ということ)。 よって,この摩擦力は静止摩擦力になります。 「静止」摩擦力か「動」摩擦力かは 「面から見て物体が動いているかどうか」 で決まります。 さて,長くなってしまったので,先ほどの図を再掲します。 これでおしまい…でしょうか? 実は,書き忘れている力が2つあります!! 何か分かりますか? 作用反作用を忘れない ヒントは「作用反作用の法則」です。 作用反作用の法則 中学校でも習った作用反作用の法則について,ここでもう一度復習しておきましょう。... 物理のヒント集｜ヒントその６．物体に働く力を正しく図示しよう | 日々是鍛錬 ひびこれたんれん. 上の図では反作用を書き忘れています!! それを付け加えれば,今度こそ完成です。 反作用を書き忘れる人が多いので,最後必ず確認するクセをつけましょう。 今回のまとめノート 時間に余裕がある人は,ぜひ問題演習にもチャレンジしてみてください! より一層理解が深まります。 【演習】物体にはたらく力の見つけ方 物体にはたらく力の見つけ方に関する演習問題にチャレンジ!... 今回の記事はあくまで運動方程式を立てるための準備にすぎません。 力が書けるようになったからといって安心せず,その先にある計算もマスターしてくださいね! !
みなさん、こんにちは。物理基礎のコーナーです。今回は【力のつり合い】について解説します。 大きさがあって変形しない物体を「剛体」と呼びますが、剛体の力のつり合いを考える場合には「モーメント」という新たな概念を使う必要があります。 今回はまず、「大きさのない物体」の2力、3力のつり合いについて復習した後、「モーメント」を使った剛体のつり合いを考えていきます。 大きさのない物体における力のつり合い〜2力のつり合いと3力のつり合いについて まずは物体に大きさがない場合についてです。 たかしくん 大きさがあるのが物体でしょ?
05/17/2021 物理, ヒント集 第6回の物理のヒント集は、物体に働く力の図示についてです。力学では、物体に働く力を正しく図示できれば、ほぼ解けたと言っても過言ではありません。そう言っても良いほど力を正しく図示することは重要です。 力のつり合いを考えるときや運動方程式を立てるとき、力の作用図を利用しながら解くので、必ずマスターしておきましょう。 物体に働く力を正しく図示しよう さっそく問題です。 例題 ばね定数kのばねに小球A(質量m)がつながれており、軽い糸を介してさらに小球B(質量M)がつながれている。このとき、小球A,Bに働く力の作用図を図示せよ。 物体に力が働く(作用する)様子を描いた図 のことを 力の作用図 と言います。物体に働く力を矢印(ベクトル)で可視化します。 矢印の向きや大きさ によって、 物体に働く力の様子を把握することができる 便利な図です。 物体が1つであれば、力の作用図を描くのに苦労しないでしょう。 しかし、問題では、物体である小球が1つだけでなく2つある 複合物体 を扱っています。物体が複数になった途端に描けなくなる人がいますが、皆さんはどうでしょうか? とりあえず、メガネ君の解答を聞いてみましょう。 メガネ君 メガネ先生っ!できましたっ! メガネ先生 メガネ君はいつも元気じゃのぅ。 メガネ君 僕が書いた図は(1),(2)になりますっ! 力、トルク、慣性モーメント、仕事、出力の定義～制御工学の基礎あれこれ～. メガネ先生 メガネ君が考えた力の作用図 メガネ先生 ほほぅ。それでは小球A,Bに働く力を教えてくれんかのぅ。 メガネ君 まず、小球Aでは、上側にばね、下側に小球Bがつながれています。 メガネ君 ですから、上向きに「 ばねの弾性力 」が働き、下向きに「 Aが受ける重力に加えて、Bが受ける重力 」も働くと考えました。 メガネ先生 なるほどのぅ。次は小球Bじゃの。 メガネ君 小球Bでは、上側にばねがあり、下側に何もありません。 メガネ君 ですから、小球Bには、上向きに「 ばねの弾性力 」が働き、下向きに「 Bが受ける重力 」が働くと考えました。 メガネ君 どうですか? 自分ではバッチリだと思うのですがっ! (自画自賛) メガネ先生 自分なりに筋の通った答えを出せるのは偉いぞぃ。 メガネ君 それでは今回こそ大正解ですかっ!
最大摩擦力と静止摩擦係数 図6の物体に加える外力をどんどん強くしていきますよ。 物体が動かない間は、加える外力が大きくなるほど静止摩擦力も大きくなりますね。 さて、静止摩擦力はずーっと永遠に大きくなり続けるでしょうか? そんなことありませんよね。 重い物体でも、大きい力を加えれば必ず動き出します。 この「物体が動き出す瞬間」の条件は何なのでしょうか? それは、 加える外力が静止摩擦力を越える ことですね。 言い換えると、 物体に働く静止摩擦力には最大値がある わけです。 この静止摩擦力の最大値が『 最大(静止)摩擦力 』なんですね。 図8 静止摩擦力と最大摩擦力 f 0 最大摩擦力の大きさから、物体が動くか動かないかが分かりますよ。 最大摩擦力≧加えた力(=静止摩擦力)なら物体は動かない 最大摩擦力<加えた力なら物体は動く さて、静止摩擦力の大きさは加える力によって変化しましたね。 ですが、その最大値である最大摩擦力は計算で求められるのです。 最大摩擦力 f 0 は、『 静止摩擦係数(せいしまさつけいすう) 』と呼ばれる定数 μ (ミュー)と物体に働く垂直抗力 N の積で表せることが分かっていますよ。 f 0 = μ N 摩擦力の大きさを決める条件 は、「接触面の状態」×「面を押しつける力」でしたね。 「接触面の状態」は、物体と面の材質で決まる静止摩擦係数 μ が表します。 静止摩擦係数 μ は、言ってみれば、面のざらざら具合を表す定数ですよ。 そして、「面を押しつける力の大きさ」=「垂直抗力 N の大きさ」ですよね。 なので、最大摩擦力 f 0 = μ N と表せるわけです。 次は、とうとう動き出した物体に働く『 動摩擦力 』を見ていきます! 動摩擦力と動摩擦係数 加えた外力が最大摩擦力を越えて、物体が動き出しましたよ。 一度動き出すと、動き出す直前より小さい力でも動くので楽ですよね。 ということは、摩擦力は消えてしまったのでしょうか? いいえ、動き出すまでは静止摩擦力が働いていたのですが、動き出した後は『 動摩擦力 』に変わったのです!
宇高先生:最初の段階から実技の授業があります。道具も最初に揃えるので、美大の金工科と同じようなカリキュラムを学びます。1年生の3回目の授業からは、自分でバーナーを使って銀を溶かしたりし始めますしね。 矢口さん:自分でいろいろ作れるようになると、普段のモノの見方も変わってきました。ショッピングをしていてアクセサリーを手に取ったりすると、「どうやって作ってるんだろう?」って‥‥ 宇高先生:あ、裏返すでしょ? 東京都立工芸高等学校 文化祭. 矢口さん:はい(笑)。つなぎ目とか、見ちゃいますね。 ── ちょっと意地悪な質問ですが‥‥ものづくりをしていて「もう嫌だ!」と思うことってありますか? 矢口さん:あります。いろんな技術を覚えていく中で、得意不得意も見えてくるんですよね。 よく覚えているのは、2年生の彫金の授業で、ボンボニエール(お菓子入れ)を作ったときなんですけど、私は鍛金がすごい苦手で‥‥。上下のパーツが噛み合うように上手く合わせるのが本当に大変でした。 宇高先生:制作工程を見守っているので、生徒が苦労しているのは分かるのですが、あえて手出しはしていません。材料と基本的なやり方が分かったら、後は自由に作り始めていって、試しては、うまくいかない、といった経験こそが成長につながるからです。 矢口さん:先生に何回も聞きに行くんですけど、「できるでしょう?」と返されたりして。なかなか教えてくれないときもあるんです(笑)。 宇高先生:大体は、生徒が作業している音で、うまく進んでいるのかは分かるんですよね。やり方が違っていそうだったら「できてる?」と声をかけるくらいにしています。一番は生徒が自主的に制作できること。手取り足取りしすぎて、二人羽織みたいになっちゃったら生徒の力がつかないでしょう? ── 将来はどんな作り手になりたいですか? 矢口さん:自分の作りたいものをつくるというよりは、自分が作ったものを使ってくれる人たちがどういうものを求めているのかを考えて作りたいです。需要に対して答えていきたい、という気持ちが強いです。 ── 先生から生徒たちに「こうあってほしい」というのはありますか?
そもそも、自分の現状の学力を把握していますか? 多くの受験生が、自分の学力を正しく把握できておらず、よりレベルの高い勉強をしてしまう傾向にあります。もしくは逆に自分に必要のないレベルの勉強に時間を費やしています。 都立工芸高校に合格するには現在の自分の学力を把握して、学力に合った勉強内容からスタートすることが大切です。 理由2:受験対策における正しい学習法が分かっていない いくらすばらしい参考書や、都立工芸高校受験のおすすめ問題集を買って長時間勉強したとしても、勉強法が間違っていると結果は出ません。 また、正しい勉強のやり方が分かっていないと、本当なら1時間で済む内容が2時間、3時間もかかってしまうことになります。せっかく勉強をするのなら、勉強をした分の成果やそれ以上の成果を出したいですよね。 都立工芸高校に合格するには効率が良く、学習効果の高い、正しい学習法を身に付ける必要があります。 理由3:都立工芸高校受験対策に不必要な勉強をしている 一言に都立工芸高校の受験対策といっても、合格ラインに達するために必要な偏差値や合格最低点、倍率を把握していますか? 入試問題の傾向や難易度はどんなものなのか把握していますか?
JR水道橋駅付近を通過する際に車窓から見える、ガラス張りの大きな建物に覚えのある人もいるのではないでしょうか? さらには、「工芸高校」と書かれたそのプレートを見てほんの一瞬、興味をそそられたかもしれません。 学校名に「工芸」と名のつく高校は、都内でもただ一つ、この東京都立工芸高等学校のみです。 高校で工芸を学ぶって、どういうことなんだろうか‥‥? 工芸と聞いたら気になって仕方がないさんち編集部が伺ったその場所は、揺るぎないクラフトマンシップに満ちていました。 「工芸」を専門と謳う学校とは‥‥? 東京都立工芸高等学校 偏差値. 東京都立工芸高等学校(以下、工芸高校)が佇むのは、数々の教育機関がひしめき合う水道橋駅のすぐ目の前。 現在は地上9階、地下2階建ての近未来風な外観が目を引きますが、創立は明治40年と、なんと100年以上の歴史を誇る由緒正しいものづくり専門の高等学校なのです。 アートクラフト科 マシンクラフト科 インテリア科 グラフィックアーツ科 デザイン科 コースはこの5つが用意され、各学年一クラスずつの少人数制です。 現在は、生徒の約8割が卒業後には進学を選んでいるそう。ものづくりの技術を身に付けた上で、デザイン系の大学や専門学校、美術大学に進む生徒がほとんどだといいます。 分類上は「工業高校」に属する工芸高校。しかし、「全員が図面通りに同じ製品をつくること」を主な目的とする一般的な工業高校と比べ、ここでは「デザイン」というキーワードに大きな存在感があります。 5つあるコースの全てで大事にされているのは、「オリジナル」を生み出せる生徒の育成です。 だからこそ、専門技術の広い知見と高い技術力に加え、デザインのノウハウまでも学ぶことができる環境が整えられています。 では、そんな工芸高校の風景を少し覗かせてもらいましょう! 工芸高校は、熱いものづくりの現場だった まずは、アートクラフト科の実習室から。 アートクラフト科では、金属・ガラス・宝石などを素材として、手仕事で工芸品を創作しています。 1年生の段階で彫金、鍛金、鋳造の金工技法を身に付け、すぐに実践のものづくりがはじまります。 作業中の生徒のみなさんも、慣れた手付きで鍛金をしていました。卒業生の中には、彫金や鍛金の人間国宝に認定された方もいらっしゃるそう‥‥! 「地下には鍛金室があるのですが、そのちょうど真上が校長室なんです。だから、カンカンと音が響いてくると、『今日も元気にやっているな』と校長先生は思うみたいですよ」 案内してくださった先生がそんなことを教えてくれました。 こちらはインテリア科の展示物。 学年が上がると、ここまで本格的な模型を作成できるレベルにまで成長していきます。 インテリア科の教室には、あちこちに生徒お手製のベンチが配置されています。 こんな風に、それぞれのコースごとの特色が教室にも反映されているんですね。 グラフィックアーツ科では、文化祭で販売するオリジナルTシャツをシルクスクリーンで印刷しているところでした。 そして‥‥?