力と運動（知識）の問題
難易度 3共通テストレベル高校物理 力と運動（知識）
水平で粗い床の上に置かれた物体に、水平方向の力を加えて引く場合を考える。物体と床の間の摩擦力について述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア 物体が静止している間は、静止摩擦力の大きさは引く力の大きさと等しく、引く力を大きくするとそれに応じて大きくなる。
- イ 最大摩擦力（最大静止摩擦力）の大きさは、静止摩擦係数と、物体が床から受ける垂直抗力の大きさの積で表される。
- ウ 物体が床の上をすべっているとき、動摩擦力の大きさは、物体のすべる速さが大きいほど大きくなる。
- エ 同じ物体と同じ床の組み合わせでは、ふつう動摩擦係数は静止摩擦係数より小さい。
この問題で使うもの
- 静止摩擦力・最大摩擦力・動摩擦力（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（6 技能）
読み込み中…
右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
静止摩擦力・最大摩擦力・動摩擦力のそれぞれについて、大きさが何で決まるかを整理しよう。
ヒント 2
最大摩擦力は 、動摩擦力は と表される。静止摩擦力は力のつり合いから決まる。
ヒント 3
ア・イ・エは、静止摩擦力がつり合いで決まること、最大摩擦力と動摩擦力の式、2 つの係数の大小関係から判断できる。残る選択肢で、動摩擦力の式に含まれない量が出てきていないかを確かめよう。
答えと解説
答えを見る
ウ
結果を記録する（このブラウザにだけ保存されます）:
どこでつまずきましたか？（選ぶと、戻る場所を案内します）
解説を読む
誤っているものはウである。
動摩擦力の大きさ は、動摩擦係数 と垂直抗力の大きさ を用いて と表され、すべる速さにはよらずほぼ一定である。したがって「すべる速さが大きいほど大きくなる」という部分が誤りである。動摩擦力の向きは、面に対して物体がすべる向きと逆向きである。
正しい選択肢について:
- ア: 物体が静止している間、物体にはたらく水平方向の力は引く力と静止摩擦力だけで、物体は静止しているのでこの 2 力はつり合う。よって静止摩擦力の大きさは引く力の大きさと等しく、引く力に応じて変わる。静止摩擦力は決まった値をもつ力ではなく、つり合いの条件から決まる力である。
- イ: 静止摩擦力には限度があり、その最大値が最大摩擦力（最大静止摩擦力） である。静止摩擦係数を とすると と表される。引く力が をこえると物体はすべり始める。
- エ: 同じ面どうしでは、ふつう であり、動摩擦力は最大摩擦力より小さい。このため、物体がいったんすべり始めると、すべらせ続けるのに必要な力は動き出す直前の力より小さくなる。
別解
ア：静止中は力のつり合いより静止摩擦力 = 引く力で、引く力とともに大きくなる（最大摩擦力まで）。正しい。
イ：最大摩擦力 （ は静止摩擦係数、 は垂直抗力）。正しい。
ウ：動摩擦力 で、すべる速さによらず一定。「速さが大きいほど大きくなる」は誤り。
エ：ふつう 。正しい。
よって誤っているものはウ。