問題4：粗い水平面上に重さ8.0Nの物体がある。物体と面との間の静止摩擦係数が0.60のとき、水平方向に加える力を何Nよりも大きくすると、物体は動き出すか。 問題5：質量5.0kgの物体が粗い水平面上を運動している。物体と面との間の動摩擦係数が0.40のとき、物体が受けている動摩擦力の大きさを求めよ。

1. 問題の内容

問題4：粗い水平面上に重さ8.0Nの物体がある。物体と面との間の静止摩擦係数が0.60のとき、水平方向に加える力を何Nよりも大きくすると、物体は動き出すか。

問題5：質量5.0kgの物体が粗い水平面上を運動している。物体と面との間の動摩擦係数が0.40のとき、物体が受けている動摩擦力の大きさを求めよ。

2. 解き方の手順

問題4：

物体が動き出すためには、加える力が最大静止摩擦力を超える必要があります。

最大静止摩擦力 $F_{max}$ は、垂直抗力 $N$ と静止摩擦係数 $μ_s$ の積で表されます。

$F_{max} = μ_s N$

この問題では、垂直抗力は物体の重さに等しいので、$N = 8.0 \text{ N}$ です。

したがって、$F_{max} = 0.60 \times 8.0 = 4.8 \text{ N}$ となります。

よって、加える力が4.8 Nよりも大きくなると物体は動き出します。

問題5：

動摩擦力 $F_k$ は、垂直抗力 $N$ と動摩擦係数 $μ_k$ の積で表されます。

$F_k = μ_k N$

この問題では、物体の質量が5.0kgなので、重力は $W = mg = 5.0 \times 9.8 = 49 \text{ N}$ です。

水平面上にあるので、垂直抗力は重力に等しく、$N = 49 \text{ N}$ です。

したがって、$F_k = 0.40 \times 49 = 19.6 \text{ N}$ となります。

3. 最終的な答え

問題4：4.8 N

問題5：19.6 N