中学校の理科で台車を坂を下らせる実験があります。そこで質問ですが坂の角度は同じで下る力学台車の質量が大きくなれば、下る速さはどうなるのでしょうか?もし速さは変わらないとしたら納得のいく説明をお願いします。

A 回答 (1件)

学校では、多分同じと教えるんだろう。


でも、実際は重さに比例して摩擦抵抗が増加するんで、重いほうが遅くなる。
 摩擦抵抗は、重さと摩擦係数の乗で決まる。 違いは微々たるもんだが・・

重さで車輪が変形すれば、車輪の慣性モーメントも変わるし、転がり抵抗も変わる。

摩擦などのロスが無視できる状態の速度は、
加速度と時間で決まる。加速度は斜面の角度をαとすると、sinα×重力加速度 となる。

重力は、地球の重力と、そのものの質量から発生する重力の和で決まる。
なので、厳密に言えば、重いほうが働く重力(この場合は引力と呼ぶ)はでかい
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Aベストアンサー

間違いなく細いタイヤのほうが強いです。
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Q太いタイヤはハイグリップ?

太いタイヤはハイグリップ?


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F=μP
Fが実際の摩擦 μが摩擦係数、よく言うグリップ力 Pが過重

と言う公式がありますが、接地面積が増えようと減ろうと摩擦Fには関わりはありません。
なぜなら接地面積が増えると、その分過重が分散して単位面積あたりの接地過重が減るからです。
例えば細いタイヤの自転車でも、タイヤの素材が同じならば太いタイヤのバイクと同じバンク角で曲がれるはずです。(ステップやペダルが擦らなければですが……)
しかし実際にレースをしているバイクは太いタイヤを好んで履いています。

接地面積の違いがなぜ、摩擦に影響するのでしょうか?
それともここで言うグリップとは、摩擦とはまた少し違うものなのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

タイヤのグリップと言うのは摩擦にちがいありませんね。
F=μP(F・摩擦力、μ・摩擦係数、P・荷重)という方式で当てはまります。

しかしタイヤのグリップ力を語るに一つ抜けているものがありますね。タイヤの材質です。タイヤはご存知の通りゴムで出来ています。粘弾性体と言われる物ですが、これらの摩擦は固体同士の摩擦とは性質が異なります。

>接地面積が増えようと減ろうと摩擦Fには関わりはありません。
なぜなら接地面積が増えると、その分過重が分散して単位面積あたりの接地過重が減るからです。

・・・これはクーロンの法則と呼ばれる物ですが、一般的な固体同士の摩擦に言えることです。
しかし先にも書いたようにタイヤの材質は粘弾性体ですから、摩擦力は荷重に比例するほど大きくならないのです。ある一定の荷重が掛かると表面の凹凸(ミクロレベルの)が潰れてしまうからですね。

そうするとクーロンの法則が当てはまらなくなりますので、やはり接地面積が多いほうがグリップを得やすい事になります。

そしてこれらの性質のおかげでライダーは過荷重によるグリップ力の限界が近づいている事をじんわりと察知できるのですね。

ゴムの摩擦力には粘着摩擦力やヒステリシス摩擦力が絡んできますので、上記の方式だけでは求められませんし、スリップ率とグリップ力との関係もそうです。グリップという範疇では複合的な関連がありまね。これらが絡んでくると非常に長々とした話になるので割愛させていただきますけれど。

そんなところですが参考になりますでしょうか。

タイヤのグリップと言うのは摩擦にちがいありませんね。
F=μP(F・摩擦力、μ・摩擦係数、P・荷重)という方式で当てはまります。

しかしタイヤのグリップ力を語るに一つ抜けているものがありますね。タイヤの材質です。タイヤはご存知の通りゴムで出来ています。粘弾性体と言われる物ですが、これらの摩擦は固体同士の摩擦とは性質が異なります。

>接地面積が増えようと減ろうと摩擦Fには関わりはありません。
なぜなら接地面積が増えると、その分過重が分散して単位面積あたりの接地過重が減るからです。

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Aベストアンサー

この実験の意味を考えると動かないと言うのが正しい答えなのでしょうけれど、実際に実験で帆のある方向に動いた例では、帆のたった風が帆によって向きを後方に変化させられたため動いたと言うことでしょう。

この実験で言いたかったのは、プロペラで作り出した力と帆が受ける力が逆方向になりそれがつりあうと言うことを言いたかったのであると思いますが、実際には帆に当たった風の一部は帆に当たり再度、向きを変えられてプロペラの方向に向かったため、その分がアンバランスとなり帆のある方向に進んだということでしょう。

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この実験で言いたかったのは、プロペラで作り出した力と帆が受ける力が逆方向になりそれがつりあうと言うことを言いたかったのであると思いますが、実際には帆に当たった風の一部は帆に当たり再度、向きを変えられてプロペラの方向に向かったため、その分がアンバランスとなり帆のある方向に進んだという...続きを読む

Qホイール交換太いタイヤを履かせる

ノーマルより2センチ太いタイヤです。ハイグリップタイヤではないです が この程度でも車体に負担がかかるものでしょうか。ちなみにタイヤ プラス ホイールの重量が500グラムほど増えます。

Aベストアンサー

バネ下重量は通常の約4倍の影響があると言われてますので、1本1キログラム増えた場合、4キログラム×4本の16キログラムの荷物を常に載せているようなものと言えます。
この程度のものを気にするかどうかの問題ですね。
それよりも、タイヤハウスにキッチリはいるかどうかをチェックするべきでしょう。フェンダーはもちろんですが、フレームへの干渉が無いかどうかです。
あとは、インチアップのメリットデメリットを総合的に判断して・・・。

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Aベストアンサー

中学生には難しくないか。
高校で習う内容だ。

斜度30度、スロープ長が130cmなら高さは簡単に計算できる。
高さ20cmはあり得ないんだ。60cmとか65cmとか言ってくれよ。(算数苦手か?)
でなければ高さの定義が間違っている。
 
重力「加速度」を考慮すればちょっと気の利いた連中ならあっさり解くかもしれん。
記録タイマーと言うのが分からないが、
紙が動く方向に対し垂直に一定速度で線を書いていくものなら放物線の片割れを描くだろう。
 
そのまま答えを教えてもらっても自分の力にはならないからあとは自分で考えるんだ。

Q雪道は太いタイヤ?細いタイヤ

 雪道や凍結路を走る時の、スタッドレスタイヤのサイズについて教えて下さい。
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Aベストアンサー

アイスバーンがすべるのは、表面に浮いた水の薄い膜が潤滑剤となるからです。これを防ぐには接地圧の高い細いタイヤが有効です。

積雪路ではタイヤが踏みつけて出来た雪柱の剪断力が駆動力を伝えるので、細くて接地圧の高いものが有効です。

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Q中学理科の質量保存則の実験について

プラスチックの容器に炭酸水素ナトリウムと塩酸を入れ、密閉した状態で反応させても質量は変わらない確認の実験についてです。

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恥ずかしながら、専攻は生物ですが理科を子どもに教えており、できるだけ正しい認識を持ちたいと思っており、質問します。

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Aベストアンサー

>>密閉した状態で
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密閉=定容って聞いたことないですけど。

それにこの質問は実験の誤差の見積もりであって
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Qescape R3クロスバイクにMTBの太いタイヤ、フロントショック取り付け

EscapeR3クロスバイクにMTBの太いタイヤ、フロントショック取り付けしいのですが、取り付け可能なのでしょうか?
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Aベストアンサー

MTBのタイヤ、ホイールは26インチ、R3のホイールとタイヤは700Cという規格です。R3のホイール、タイヤの方が26インチよりも大きめです。
よって、R3のホイールにMTBのタイヤははまりません。
700Cでもブロックパターンの少し太めのタイヤは発売されていますので、これなら使えます。

サスペンションですが、通常のMTB用サスペンションが利用できます。
ただし、必ずVブレーキ台座が付いているサスペンションを選んでください。ディスクブレーキ専用サスペンションは使えません。
サスペンションも26インチホイールに合わせて作られています。サスペンションのVブレーキ台座も26インチホイールに合わせた位置になっているため、そのままでは700Cホイールのリムにブレーキをセットできません。そのため、以下のようなブレーキ台座を移動させるパーツを利用する必要があります。
http://www.cycle-yoshida.com/sanesu/grunge/brake/5_700c_trance_page.htm

上記ページではリアの写真が掲載されていますが、R3の場合はリアは700Cですから必要ありません。フロントの26インチ用サスペンションに装着してください。

ただ、サスペンションは本来MTB用でオフロード走行のためのパーツです。重量的にも重くなりますし、自分のペダリングパワーも吸収されてロスが発生します。やってできないことはありませんが、あまり性能的なメリットはないと思います。本格的なオフロード走行ならMTBが必要ですし、オンロードではサスペンションのメリットはほとんどないと思います。

MTBのタイヤ、ホイールは26インチ、R3のホイールとタイヤは700Cという規格です。R3のホイール、タイヤの方が26インチよりも大きめです。
よって、R3のホイールにMTBのタイヤははまりません。
700Cでもブロックパターンの少し太めのタイヤは発売されていますので、これなら使えます。

サスペンションですが、通常のMTB用サスペンションが利用できます。
ただし、必ずVブレーキ台座が付いているサスペンションを選んでください。ディスクブレーキ専用サスペンションは使えません。
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Q入射角、反射角のところで、中学生の分野

私は、塾講師のアルバイトをしているのですが、
中学1年生で習う分野である入射角、反射角のところを教えなければなりません。実は、ここの分野は前にも1回教えたことがあるのですが、そのとき責任者の方から、
「空気中からガラスに光が進むとき、またはその逆のときに入射角と反射角がどっちが大きくなるのかを直接的に教えるんではなくて、境界面に近づく、または遠ざかるということから入射角と反射角の関係はこうこうこうなるんだよと教えて下さい」
と指導を受けました。
ですが、「」の意味が、2回説明してもらったのですがいまいち分からなくて困っています。
自分が理解していないまま、生徒を担当するのだけは避けたいので、どなたか「」の意味が分かる方教えて下さい…。

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>空気中~ガラスへと光が進むの場合 
>境界面に {近づくように  遠ざかるように}光は進むから、入射角{> <}反射角 

>ガラス~空気中へと光が進む場合 
>境界面に {近づくように  遠ざかるように}光は進むから、入射角{> <}反射角  {}はどっちかわからない。 


なるほど。。。これは、前者(空気~ガラス)の場合には、「境界面に遠ざかるように」光が進むから、入射角>屈折角となる。
後者の場合にはその反対です。

ここで、「境界面に近づく」とか「境界面から遠ざかる」の意味は、

「屈折したあとの光が」境界面に対して近づく方向に進むのか、遠ざかる方向に進むのか

という意味でしょう。補足に書かれていた作図できるからというのがヒントになってようやく理解できます。
特に物理的に屈折率がどうこうということは触れないで、単純に空気->ガラスの場合と、ガラス->空気の場合について丸暗記して「境界面から」遠ざかるように進むか近づいて進むかということを覚えなさいということでしょう。

ここでいう、遠ざかる/近づくの意味は、入射した光と比較してということです。

空気->ガラスの場合には入射した光の方向線を書くと、屈折した光線方向は、入射した光線の方向よりも確かに境界面に遠くなる方向に進みますから。

何故こんな教え方をするのかというのは、おそらくですけど、まず一つには作図が出来るようにというのもあるでしょう。もう一つは、入射角の角度の取り方を間違えたとしても、作図や屈折の法則自体を逆に覚えないように出来るというメリットがあるのではと思います。

つまり入射角は境界面の法線に対してなす角度ですけど、それを反対だと間違えると、屈折の法則も間違えます。
でも物理的にどちらの方角に進むのかというのを頭でイメージできていれば、仮に入射角のとり方を間違えても、屈折の法則自体を間違って覚えることはありません。

>高校ではそのようなことも習うのですね
ホイヘンスは習いますけど、果たしてそれから屈折の法則の導出までするのかはわかりません。
ただ理解を深めるためによく使われる教え方ではありますけど。

>空気中~ガラスへと光が進むの場合 
>境界面に {近づくように  遠ざかるように}光は進むから、入射角{> <}反射角 

>ガラス~空気中へと光が進む場合 
>境界面に {近づくように  遠ざかるように}光は進むから、入射角{> <}反射角  {}はどっちかわからない。 


なるほど。。。これは、前者(空気~ガラス)の場合には、「境界面に遠ざかるように」光が進むから、入射角>屈折角となる。
後者の場合にはその反対です。

ここで、「境界面に近づく」とか「境界面から遠...続きを読む


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