高卒認定試験 物理基礎 H28-2 大問2 問1(2) 解説+解答

解説:

動摩擦力の公式:
[math] F = \mu N [/math]
動摩擦力:[math] F[N] [/math]
動摩擦係数:[math] \mu [/math]
垂直抗力:[math]N[N] [/math]:物体が摩擦面を垂直に押す力

まず、物体にかかっている力を考える。

水平方向:
等速度で動いているので、水平方向の力は釣り合っている。図から物体に0.49Nの力を水平方向に加えているので、その逆方向に動摩擦力が同じく0.49Nの力が働いているはずである。

鉛直方向:
質量が5.0kgの物体なので、物体が床を[math]5.0[kg] \times 9.8[m/s^2] =49[kg/m/s^2]=49[N][/math]の力で押している。作用・反作用の法則から、床が物体に、垂直抗力:49Nで力を加えている。

動摩擦力:
動摩擦力が0.49Nであり、その時の垂直抗力が49Nなので、動摩擦力の公式に代入すると、
$$\begin{eqnarray}
F &=& \mu N \\
0.49[N] &=& \mu \times 49[N] \\
\mu &=& \frac{0.49}{49} \\
\mu &=& 0.010 (有効数字は2桁)
\end{eqnarray}$$
従って、動摩擦係数は、0.010である。

以上。