受験物理で疑問が思うところがあります。 初速vを与えた小球(質量m)が斜面を滑り上がる時の加速度の大

受験物理で疑問が思うところがあります。
初速vを与えた小球(質量m)が斜面を滑り上がる時の加速度の大きさを求めるという問題です。重力加速度g、傾斜角θ、小球と斜面の間の静止摩擦係数μ、動摩擦係数μ'。
このとき摩擦を考えるのでしょうか？摩擦力が大きい方がどんどん上に行く気がするのですが...
また円形の場合と箱型の場合では何がどう違ってくるのか...などなど知りたいのです。問題自体は簡単なのかもしれませんが、確信を持って答えを出したいのでご協力お願いします

質問者からの補足コメント

• ヤッパエエヨ

    補足日時：2018/08/01 15:25

• 問題は1️⃣です

  
    補足日時：2018/08/01 16:10

• みなさんありがとうございます。摩擦も考えて解いてみます。勝手に妄想を膨らませてはいけませんね。物理で習ったことを信じて頑張ります

    補足日時：2018/08/01 16:37

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2018/08/01 15:47

「補足コメント」の意味不明・・・。

＞このとき摩擦を考えるのでしょうか？

球が「滑る」のか「転がる」のかで変わりますね。
「球形」「円形」であれば、摩擦があるから「転がる」。摩擦がなければ「滑る」。
「箱型」は「滑る」けど「転がり」はしない。「倒れる」ことはあるが・・・。

「転がる」問題だと「慣性モーメント」という「転がりにくさ」を考えないといけないので、高校物理では扱わないでしょう。

＞摩擦力が大きい方がどんどん上に行く気がするのですが...

この意味がよく分からない。


できれば、対象として考えているオリジナルの問題をきちんと書いてください。（端折らずに正確に）

この回答へのお礼

転がるではなくすべりあがると書いてありますね。この場合回転してないと考えればいいのでしょうか？
おそらく自分は回転運動を考えてました。回転運動をする場合、摩擦がないと坂道を上がれないので摩擦が斜め上向きに働いてるのだと思ってました(これも合ってるかはわからない笑)。

お礼日時：2018/08/01 16:06

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/08/02 07:58

球が坂の途中で静止って有り得ないでしょう。

静止摩擦が効いていても玉は転がれるので止まってしまうのは不可能。
問題作った人の頭がどうかしていたのでしょう。

この回答へのお礼

まぁありえないですね笑。

お礼日時：2018/08/02 08:12

No.3 回答者： afilter 回答日時： 2018/08/01 15:58

当然、考えなければなりません。

摩擦力は運動方向と逆方向に働きます。
(1)　物体が上昇しているとき、斜面下向きにa=μ'mgcosθ+mgsinθ
(2)　物体が下降しているとき、斜面下向きにa=-μ'mgcosθ+mgsinθ
となります。

円柱とか球の場合は転がりますから、慣性モーメントの概念が必要となり、
かなり難しくなりますます。
大学で習います。

No.1 回答者： Zincer 回答日時： 2018/08/01 15:41

＞このとき摩擦を考えるのでしょうか？

現実的には浮きでもしない限り「摩擦がない」なんてことはあり得ません。そうすると問題が難しくなるので、「滑らかな面」などと表現して「（暗に）摩擦力は無視してよい」と言っているのです。
ですが、「小球と斜面の間の静止摩擦係数μ、動摩擦係数μ'」という条件まで与えておいて、「摩擦力は考えなくてよい！」なんて都合の良い解釈はできませんね。

＞摩擦力が大きい方がどんどん上に行く気がするのですが
どうしてその様な勘違いが生じるのかが分かりません。
摩擦力は必ず速度ベクトルと反対の方向に働きます。ですから、そのようなことは起こり得ません。

＞また円形の場合と箱型の場合では何がどう違ってくるのか...
摩擦力は、接する面の「面積に比例」し「垂直方向への圧力に比例」すると考えられます。結果として、接する面の面積や形状に関係しないことになり、重力（の面に対する垂直成分）と摩擦係数のみで算出できるのです。
※速度に依存する場合もあります。
ただし、円形の場合は「滑る」ではなく「転がる」という選択肢も考えられ、こうなるとモーメントを導入しなくてはいけないので、よりいっそう複雑になってしまうことが考えられます。