質量 $m$ [kg] の物体が、傾斜角45度の斜面上で滑り始める。このとき、物体と斜面との間の静止摩擦係数を、重力加速度 $g = 9.8$ [m/s^2] として求めよ(有効数字2桁)。

応用数学力学摩擦斜面静止摩擦係数物理
2025/3/11

1. 問題の内容

質量 mm [kg] の物体が、傾斜角45度の斜面上で滑り始める。このとき、物体と斜面との間の静止摩擦係数を、重力加速度 g=9.8g = 9.8 [m/s^2] として求めよ(有効数字2桁)。

2. 解き方の手順

物体が斜面に静止しているとき、物体にはたらく力は、重力、垂直抗力、静止摩擦力である。
重力は mgmg であり、斜面に沿った方向の成分は mgsinθmg\sin\theta、斜面に垂直な方向の成分は mgcosθmg\cos\theta である。
ここで、θ\theta は斜面の傾斜角である。
垂直抗力は N=mgcosθN = mg\cos\theta である。
最大静止摩擦力は fmax=μN=μmgcosθf_{max} = \mu N = \mu mg\cos\theta である。
物体が滑り出す直前には、斜面に沿った方向の力のつり合いが成り立ち、 mgsinθ=μmgcosθmg\sin\theta = \mu mg\cos\theta が成立する。
したがって、μ=tanθ\mu = \tan\theta となる。
今回の問題では θ=45\theta = 45^\circ なので、μ=tan45=1\mu = \tan 45^\circ = 1 である。
有効数字2桁で答える。

3. 最終的な答え

1.0

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