垂直抗力

高校物理からの質問です。

摩擦力の式で、Ｆ＝μＮという式が出てきます。
これは、「摩擦力＝摩擦係数×垂直抗力」という意味だと思いますが、
なぜ垂直抗力という概念を用いるのでしょうか？

垂直抗力が、物体が面を垂直に押す力が等しいのであれば、
「摩擦力＝摩擦係数×物体が面を垂直に押す力」という式のほうが
すっきりしていると思うのですが。

宜しくお願いします。

No.4 ベストアンサー 回答者： sanori 回答日時： 2011/05/04 20:36

こんにちは。

よい質問だと思います。

物体の質量をｍ、
物体が床を押す力を｜Ｆ｜、垂直抗力を｜Ｇ｜　と置きます。

このとき、もしも、｜Ｆ｜＞｜Ｇ｜　だとしたらどうなるでしょうか。
床が下がるか、あるいは、物体が床にめり込みます。
下がる加速度は、（｜Ｆ｜－｜Ｇ｜）／ｍ　です。
現実にありえる状況です。

やはり動摩擦力は、μ｜Ｇ｜　であって、μ｜Ｆ｜ではありません。
上から｜Ｆ｜で押したからといって、下から｜Ｆ｜で押し返すとは限らないのです。

良い例ではないかもしれませんが、ハンググライダーをイメージするとよいかもしれません。
ほぼ水平方向に飛行するとき羽と空気に摩擦に生じますが、それを空気の垂直抗力によるものと考えます。
下方向に徐々に落ちますが（＝空気にめり込みますが）、それは空気の垂直抗力が重力に負けていると考えます。
（ハンググライダーは流体力学が絡むので、そんな単純な話にはならないのですが、あくまでもイメージということで）

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

＞上から｜Ｆ｜で押したからといって、下から｜Ｆ｜で押し返すとは限らないのです。


大変すっきりしました。
ありがとうございます。

お礼日時：2011/05/04 20:57

No.3 回答者： AkiraHari 回答日時： 2011/05/04 20:31

垂直抗力は接触面に垂直に物体を押し返す力です。

抗力とは抗う力です。（あらがう力）
これを漢字を使って端的に「垂直抗力」としています。
物体Ａが物体Ｂの上にあったとして、「物体Ａが面（物体Ｂ）を垂直に押している力」だけで「抗う力」がなかったら、ずぶずぶと物体Ｂに入ってしまうでしょ。押されたら同じ力で押し返さないと静止しないです。抗力の概念を理解してください。これが授業のポイントです。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

＞押されたら同じ力で押し返さないと静止しないです。

大変参考になりました。

お礼日時：2011/05/04 20:55

No.2 回答者： ymmasayan 回答日時： 2011/05/04 20:15

ごもっともです。

ただ、一般には水平面だけではありません。
斜面に物体が置かれている場合重力は鉛直にかかり
斜面に垂直ではありません。
この場合、重力をベクトル分解しますね。
そして斜面に垂直に働く重力成分に対抗する力として
垂直抗力を考えるわけです。

垂直抗力を考えなくても答えは出せるのですが
垂直抗力を考えたほうが物体が斜面にめりこまない説明がしやすいでしょう。
というか重力のベクトル分解成分と言う考えより垂直抗力のほうが
スッキリしているでしょう。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
なるほどですね。
大変ありがとうございました。

お礼日時：2011/05/04 20:53

No.1 回答者： Saturn5 回答日時： 2011/05/04 20:05

「物体が面を垂直に押す力」よりも「垂直抗力」の方が

すっきりしませんか？
そもそも物体（質点）がはたらきかける力は方向が決まっていません。
それ故に、方向を示して表さないといけません。
しかし、面が働きかける力は面に垂直と決まっています。
それ故に、抗力をつかった方がわかりやすいと思うのですが。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
練習問題を解いているとき、垂直抗力を導く際に
物体が面を垂直に押している力をいつも求めているので、
だったら最初から「摩擦係数×物体が面を垂直に押す力」
のように定義すればよいのではないかと思ったのです。

僕は問題の解き方を間違えていますか？

お礼日時：2011/05/04 20:12