摩擦係数を測る実験ですが理想値が見つかりません助けてください。

学校の実験で滑車を用いて写真の図のように滑車を滑らせています。
まずスピードと加速を計算するのにモーションセンサーを使って m1の近くから動いた距離と時間を使ってグラフを立てます。計
算式を立てるために運動方程式を使ってf=maをFの部分は(m2*g-摩擦)、mは(m1+m2)、aはモーションセンサーを使って出てきた数値を使います。このやり方はおかしいでしょうか？
また摩擦を計算する際に(摩擦係数*m1*g)を使ったのですが、実験で出てきた数値と本当の数値を比較したいのですが、学校の机は大理石でm1として使った木(乾いたものです)で本当の摩擦係数は調べてもどこにあるかわからないのですが、教えてくれませんか？
またこの実験ではm2が独立変数(independent variable)なのですが、これは加速には影響するとは思うのですが、(摩擦係数*m1*g)の部分が計算ならm2を変えても意味ないですかね？
最終的な実験の目的は摩擦係数を捜し求めるのですがやはり本当の数値がないと実験の正確性についてかけないので助力お願いします。

質問者からの補足コメント

• 

  後計算する際に気づいたのですがF=（m2*9.81-摩擦）のところでデータのm2が２００gで合計のFが２０１２・９３だったんですが、これで摩擦がマイナスになったのはおかしいですか？一応僕が探しているのは動摩擦なのですが。

    補足日時：2017/09/22 00:49

• ＞距離は、ちゃんと「メートル」を使っていますね？　重力加速度が「9.81 m/s^2」なのだから。
  はいそこの単位はあってます。
  ＞もしかしてキログラムでやらないと行けなかったでしょうか？２０１２.９３はNです
  SI単位のことを忘れてました。
  ＞距離、速さ、加速度の区別もついておらんようだね。「単位」以前の問題だ。
  一応区別はできます。m,ms^-1,ms^-2ですね。logger proっていうアプリがあって距離と時間のグラフを元にそのままtime squareを勝手にやってくれてそのままグラフも描いてくれます。
  
  さらに別の問題何ですがfを計算するために単純にかけ算をするのでなく質量と加速の関係をグラフにしたいんですがmass2を増やせば増やすほどより加速をしているのですがこの関係性は、摩擦の計算に使えますか？

  No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2017/09/22 10:51

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/09/25 14:55

>あの間違えてグラムで計算してしまったので..

了解。m2 (=0.2 kg) ｘ 加速度 =2.0Nとして、
お使いのモーションセンサーの精度はどのくらい?
製品によって全然違いますよ。

試験前に精度を評価しましたか?

この回答へのお礼

していません、モーションセンサーはこれしかありません。１つしかないので今更変えられないと思います。

お礼日時：2017/09/26 19:41

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/09/23 22:49

2012 N って、人間を吹っ飛ばすくらいの力なんですが・・・

どういうデータとったんだかしりませんが、メチャクチャです。

この回答へのお礼

あの間違えてグラムで計算してしまったので..

お礼日時：2017/09/24 22:49

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2017/09/22 18:54

No.3です。

＞logger proっていうアプリがあって距離と時間のグラフを元にそのままtime squareを勝手にやってくれてそのままグラフも描いてくれます。

質問者さんは、中学生？　高校生？　全く何もわからずにやっているのですね。
そんな「ブラックボックス」でグラフを書いたって、何ら「規則性」とか「法則性」は見つかりません。すでに「規則性」や「法則」を前提にグラフを書いているだけですから。そのアプリはちっとも賢くはないのですよ。
その「ブラックボックス」の中身を求めるのが実験です。

＞質量と加速の関係をグラフにしたいんですが

自分の手でプロットしてみてください。何が「一定」で、何が「変化」しているか、変化しているものの「関係性」は何か、それを見つけてくださいね。

＞mass2を増やせば増やすほどより加速をしているのですが

当たり前です。力が大きくなっているのだから。
　F = m2*g - μ*m1*g = (m1 + m2) * a
なので、
　a = (m2*g - μ*m1*g) / (m1 + m2)
　　= (m2*g + m1*g - m1*g - μ*m1*g) / (m1 + m2)
　　= g - m1*g*(1 - μ)/(m1 + m2)

この式から、動摩擦係数 μ 一定なら、m2 を大きくすれば、マイナス項が小さくなって、a は大きくなることが分かりますよね？
m2 と a との関係が求まれば、その m2 に対する動摩擦係数 μ の値が求まりますよね？

この回答へのお礼

＞質問者さんは、中学生？　高校生？　全く何もわからずにやっているのですね。
そんな「ブラックボックス」でグラフを書いたって、何ら「規則性」とか「法則性」は見つかりません。すでに「規則性」や「法則」を前提にグラフを書いているだけですから。そのアプリはちっとも賢くはないのですよ。
その「ブラックボックス」の中身を求めるのが実験です。

高校生です。加速が途中まで上がってそこから一定になってるところを使いました。その自分でやったところで規則性は距離かスピードか加速度と時間の比較したグラフに違いは出てくるとは思わなかったんですが、これは先生がそうするようにやれと言われたのでそのままやってました。そのなぜ一定のところを選ぶのはf=maに入れる際に一定の数値じゃないと代入できないからとも言われました。

＞この式から、動摩擦係数 μ 一定なら、m2 を大きくすれば、マイナス項が小さくなって、a は大きくなることが分かりますよね？
m2 と a との関係が求まれば、その m2 に対する動摩擦係数 μ の値が求まりますよね？

はい、どのm2を使っても基本的にμは最小で0.18,最大で0.26ぐらいでした。そこからエラーを見つけるために最大値か最小値との差を出しました。

一応海外の学校に言っててその正規法とかわかっていなくてすみません。英語でこの実験を元に４０００ワード書かないと行けなかったものだったのでそのグラフの説明をするとエネルギー換算の話もしていて今は３０００ワード何ですが文字制限を超えてしまうかもしれなかったので入れていません。

お礼日時：2017/09/24 23:02

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2017/09/22 09:30

No.1&2です。

＞もしかしてキログラムでやらないと行けなかったでしょうか？２０１２.９３はNです

　1 N = 1 (kg) * 1 (m/s^2) = 1 (kg･m/s^2)

です。


＞加速度 a はどんな谷を使ったのかな？

ああ、打ち間違い。「加速度 a はどんな単位を使ったのかな？」です。

距離は、ちゃんと「メートル」を使っていますね？　重力加速度が「9.81 m/s^2」なのだから。


＞加速がy時間がxのグラフで加速が最初は上がっていき、ピークあたりで一定になったところがあったたのでその値を

距離、速さ、加速度の区別もついておらんようだね。「単位」以前の問題だ。

この回答へのお礼

＞距離は、ちゃんと「メートル」を使っていますね？　重力加速度が「9.81 m/s^2」なのだから。
はいそこの単位はあってます。
＞もしかしてキログラムでやらないと行けなかったでしょうか？２０１２.９３はNです
SI単位のことを忘れてました。
＞距離、速さ、加速度の区別もついておらんようだね。「単位」以前の問題だ。
一応区別はできます。m,ms^-1,ms^-2ですね。logger proっていうアプリがあって距離と時間のグラフを元にそのままtime squareを勝手にやってくれてそのままグラフも描いてくれます。

お礼日時：2017/09/22 09:39

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2017/09/22 09:13

No.1です。

＞F=（m2*9.81-摩擦）のところでデータのm2が２００gで合計のFが２０１２・９３だったんですが

単位は何ですか？　まさか、m2 がグラムで、9.81 は「m/s^2」のままで計算してはいないでしょうね？　加速度 a はどんな谷を使ったのかな？

言っておきますが

＞学校の机は大理石で

どのように磨きこまれた大理石か、同じ大理石でも「湿気の多いじめじめした日」と「からっと乾燥した日」で静摩擦も動摩擦も変わるし、雑巾でよく拭けば静摩擦も動摩擦も小さくなるでしょう。机によっても変わるでしょうね。キズや汚れの多い机は摩擦が大きい。同じ机でも、場所や方向が変われば変わります。

「摩擦」って、そういうものです。その「本当の値」って、いったい何だと思いますか？

この回答へのお礼

＞まさか、m2 がグラムで、9.81 は「m/s^2」のままで計算してはいないでしょうね？
あ、そのままでやりました。もしかしてキログラムでやらないと行けなかったでしょうか？２０１２.９３はNです
＞加速度 a はどんな谷を使ったのかな？
加速がy時間がxのグラフで加速が最初は上がっていき、ピークあたりで一定になったところがあったたのでその値をそれぞれのmassの重さを使いました。

お礼日時：2017/09/22 09:23

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2017/09/22 00:51

＞運動方程式を使ってf=maをFの部分は(m2*g-摩擦)、mは(m1+m2)、aはモーションセンサーを使って出てきた数値を使います。

このやり方はおかしいでしょうか？

おかしくはないです。それでよいと思います。

＞摩擦を計算する際に(摩擦係数*m1*g)を使ったのですが

はい、それでよいです。

＞本当の摩擦係数は調べてもどこにあるかわからないのですが、教えてくれませんか？

本当の摩擦係数なんて、誰にもわかりません。だから、実験で求めようとしているのです。実験で測定したものが「本当の摩擦係数」です。

＞これは加速には影響するとは思うのですが、(摩擦係数*m1*g)の部分が計算ならm2を変えても意味ないですかね？

いいえ、
　　m2*g - 摩擦係数*m1*g = (m1 + m2)a
ですから、m2を変えれば a も変わり、ひょっとすると「摩擦係数」も変わるかもしれませんね。m2 を変えても、本当は「摩擦係数」は変わらないはずなのですが、実験で実際にはどうでしょうか。それを確認しないと何とも言えませんね。

＞最終的な実験の目的は摩擦係数を捜し求めるのですがやはり本当の数値がないと実験の正確性についてかけないので助力お願いします。

考え方が間違っています。上に書いたように「実験と違う、本当の値」なんて存在しません。「実験で求めたもの」が「本当の値です」。