床が動くときの摩擦力の向き
ここでは、床が動いている際に物体に働く摩擦力の向きについて説明しています。
摩擦力は物体の運動を妨げる方向に働きました。
しかし、
ベルトコンベアのような床が動く場合はどうでしょうか？
摩擦力の向きはわかりますか？
私はいつも逆向きに摩擦力を考えてしまっていました。
なぜ逆なのかイメージする事ができなくてまったく理解できませんでした。
でも多くの摩擦力を含む問題を解いていく事によって一つの事実に気づきました。
それは
床が動く場合
摩擦力は、床の動いている方向に働く。
という事でした。
これはあくまで、『動いている床に対して物体をそっと置いた場合』です。
詳しくは「床が動くときの摩擦力の向き〜理由〜」に書いてあるのでこちらを読んでください。
下の図がその例です。
表面のあらいベルトコンベアが矢印の方向に一定の速さＶでまわっているものとします。
そして、その上に静かに質量ｍの物体を置いたとします。
すると物体に働く力は図のようになって
水平方向には
動摩擦力がベルトコンベアの運動方向と同じ向きに働きます。
垂直方向には重力と垂直抗力が働きます。
もしあなたが私と同じように
床が動く場合の摩擦力の向きがわからないのでしたら
ぜひ上で述べた事を参考にしてみて下さい。
ちなみに
静かに置いたのだから
働くのは動摩擦力ではなく静止摩擦力だと思うかもしれませんが
ベルトコンベアから物体を見ると相対速度が
−Ｖ（物体の速度−ベルトコンベアの速度＝０−Ｖ）となるので
物体はベルトコンベアに対して動いています！
（ベルトコンベアの運動方向を正としました。）
ですから働いているのは動摩擦力になります。
静止摩擦力が働くためには、物体がベルトコンベアに対して静止していなければなりません。
つまり、
静止摩擦力が働くのは物体がベルトコンベアと同じ速度で運動するときになります。