【演習問題】 物体の運動と摩擦力

羽白 いむ

東京大学医学部医学科卒 現役医師
東大指導専門塾鉄緑会 物理・数学科元講師
物理基礎のトリセツ著者
数学のトリセツ共著者

問題

粗い水平面上に質量が $M$ の物体がおかれている。この物体に右向き $f$ の力を加えると物体は運動をはじめた。物体と水平面上の間の静止摩擦係数を $\mu_0$,動摩擦係数を $\mu\mskip 1mu\prime $,重力加速度の大きさを $g$ として以下の問いに答えよ。

物理335

物体が運動をはじめるために $f$ が満たすべき条件を求めよ。

物体の速度が $V$ となるまでにかかる時間 $t_1$ を求めよ。

物体の速度が $V$ となったところで,右向きの力 $f$ を取り除いた。物体の速度は次第に小さくなり,やがて静止した。$f$ を取り除いてから静止するまでにかかる時間 $t_2$ を求めよ。

物体が動きはじめてから静止するまでの水平方向の総移動距離 $L$ を,$t_1,\,t_2,\,V$ を用いて表せ。

解答

$f>\mu_0Mg$

$\Bun{MV}{f-\mu\mskip 1mu\prime Mg}$

$\bun{V}{\mu\mskip 1mu\prime g}$

$\Bun12V(t_1+t_2)$

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