物理の先生が摩擦力は移動方向と逆向きとは限らないという話をしてて、地面を滑る物体に横から力を加えると

物理の先生が摩擦力は移動方向と逆向きとは限らないという話をしてて、地面を滑る物体に横から力を加えると、摩擦力は画像の様な合力になるらしいのですが、普通に考えたら進行方向が右上に変わって結局移動方向と摩擦力の向きは逆になる様な気がしますが...
(ちなみにどこかの入試の問題で出てきたそうですが)
分かる方いましたら説明お願いします！

質問者からの補足コメント

• ドーナツ屋のトレイのレールみたいなのをイメージすると分かる様な分からない様な？

    補足日時：2019/08/08 20:41

No.1 回答者： 難燃性燐寸 回答日時： 2019/08/08 20:44

加えた力と摩擦力が釣り合う、もしくは摩擦力の方が大きければ、移動方向は変わりません

加えた力が摩擦力を越えた段階で、移動方向に影響が出ます

カーブを曲がるときのタイヤに働く力を考えてみれば判ります
質問内容が正しいならば、加えた力（遠心力）によってカーブの外側に移動する（つまり、スリップ）ことになります
実際は摩擦力で遠心力を相殺できているので、カーブを曲がることが出来るわけです


こんな説明でOK？

この回答へのお礼

何故加えた力と摩擦力が釣り合って移動方向が変わらないのか分かりません(説明し辛いですが)。また摩擦力を超えるというのが分かりません。物体は対地で動いているので働いているのは動摩擦力であり、それ以上リミットみたいなのがあるとは思えません。(車の例は座表系が車体、タイヤの接地面、地面とありまた車が如何に曲がるかが複雑な為分かり辛いですが(^^;))参考になります！有り難う御座います！

お礼日時：2019/08/08 21:12

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2019/08/08 20:55

「摩擦力」には「動摩擦力」と「静止摩擦力」があります。

「動摩擦力」は「動いているときに働く摩擦力」ですから「運動方向と逆向き」ですが、「静止摩擦力」はそもそも「運動していない」（摩擦力があるから力をかけても動かない）ので「運動方向」自体が定義できません。
「静止摩擦力」は、その意味で「加えた力と逆方向に働く」（そのために静止したまま）ということです。

一般の平面では、摩擦力の「方向性」がないものが多いですが、「スケート靴」や「スキー」「そり」などのように「発生する摩擦力に方向性がある」ような場合には（前後方向の摩擦は小さいが、左右方向の摩擦は大きい、といったような）、「運動方向と摩擦力の合力の方向」が一致しないことが起こり得ると思います。

この回答へのお礼

そういわれるとスケートやスキーは奇妙な動きに思えてきます(笑)どうしてああなるんですかね？(笑)

お礼日時：2019/08/08 21:00

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/08/09 07:34

もっともわかりやすいのはレールの上を走る電車かな?

特定の方向にしか動けない状況で、ものをそのような
動きに強制する力(この場合電車がレールから受ける力)
を「束縛力」といいます。

坂をものが滑り落ちる時に働く垂直抗力も束縛力です。

束縛力は普通摩擦力には含めませんが、含めて考える
こともできるというのがその先生の主張なんでしょう。

この回答へのお礼

そうなんですかね？(笑)

お礼日時：2019/08/09 09:01

No.4 回答者： syotao 回答日時： 2019/08/09 10:17

一番単純な例として、あらい円板の上にものをのせて一定角速度で

回転さした場合、物も同じ角速度で円運動するよね。
このとき当然向心力が働くけど、これが摩擦力なのは明らか。
だから、この場合摩擦力と進行方向とは直角になっている。

この回答へのお礼

それは物体が円盤の座標系で静止しているときの話ですか？回る円盤状で物体を滑らしたら普通に遠心力で外側に滑りそうですが...あくまで想像なので本当はどうなるのか分かりませんけどね(^^;)

お礼日時：2019/08/09 20:37

No.5 回答者： syotao 回答日時： 2019/08/09 22:05

<それは物体が円盤の座標系で静止しているときの話ですか？>

うん、そうそう、回転速度が小さければ物は実際円板の上で止まっていられる。
たとえばレコードプレイヤーの回転板の上に10円玉を置くようなとき
その時の状況をいっているわけ。
このときには、物は等速円運動するわけだから向心力が働いている。
その向心力はなにかといえば摩擦力というわけだから
摩擦力の向きと物の運動の向きは直角になる。

この回答へのお礼

そのときは普通に分かるのですが、動摩擦力が働くときは難しいですね(++;)

お礼日時：2019/08/09 22:13

No.6 ベストアンサー 回答者： syotao 回答日時： 2019/08/09 22:44

うん、それで最初の質問に帰るんだけどね。

物の進行方向に対して横向きに力が加わった場合、その力が小さければ
その力と同じ大きさで向きが逆の摩擦力が生じて
横向きの力による運動の向きの変化を阻止しようとする。
するとこのときには運動の向きは変わらずまっすぐだが
摩擦力に横方向成分が生じて摩擦力の合力は運動の方向と合わなくなる。
先生はこのことをいってんじゃないか？
一度先生にこういうことですかと確認をとればよい。

この回答へのお礼

なるほど、よく分かりました！有り難う御座います

お礼日時：2019/08/09 22:51