中学3年 斜面を上り下りする台車の加速度の比較（上りと下り）

斜面を上り下りする台車の加速度の違いや同じところについて考えているのですが、加速度が同じということ以外になにかあるのでしょうか？誰か理科のできる方教えてください

No.1 ベストアンサー 回答者： マンPのG 回答日時： 2018/11/20 22:22

物体の加速度は働く力で決まります。

これはニュートンの運動方程式が示すもので、力学はすべてここに集約されます。
ここは法則なんで何故？とか思わないでください。
ベクトルという高校数学で習う分野を学べば、さらに理解が深まります。

まず、地球との重力は
上ってようが下ってようがありますよね？

あとの力は斜面との接触部分における力です。

力は必ず相互作用なのでこう見つけます。
(よく教科書とかにある斜面を押そうとするから斜面から〰みたいな分かりづらい表現はムシしてください)

地球との重力が地球との間に働いてる。

物体と接触してる部分に電気的な分子間力か働いてる。


だから重力以外に
斜面と物体の接触部分に力があります。

斜面をすべる、という前提のもと、これは斜面から離れない、というわかりきってるけども仮定でもあります。

このように斜面をすべる
=斜面から離れない
というような束縛条件のあるような、力を一般に抗力といいます。


そして、この抗力の斜面に垂直な成分を
垂直抗力。
水平成分を摩擦力といっています。

斜面の材質や接触面の物質的な状態により、
この摩擦力は変動してきますが、
中学くらいでやる簡単な理科ならば、
上り下りで
摩擦力が変動しないような
超簡易的な設定になっているかと思います。

〘上り下りで加速度が同じ〙というのは、
斜面との間に摩擦力がない、簡易的モデルのときにたまたま成り立つのであって、
実際に同じ、と暗に思い込むのはミスです。

なぜならば、
上りと下りで滑り方が全く同じ、摩擦力が同じ、とは言い切れないので。


中学くらいの授業で、
ほんとに教えるのがうまい先生ならば実際に理科室で

斜面の材質を粗いやつとか状態を変えたりして、実験させて、
上り下りの実験結果で　少し誤差があることを調べさせると思います。

調べさせて、
上り下りで　摩擦力が変動してるから　このように誤差があるんだ、
と　実験と数学を交えて
教えてくれるかと思います。

長くなりましたが、古典物理学は奥が深いので、
最初は難しいと感じられるかもしれないですが、

それはまだ中学数学までしか習っていないからです。

ベクトルや微積分を習えば、あとは法則などをマスターするだけです！b