質問: なぜ物体は動くのか 中3の理科です。 以前「2力のつり合い」というものを習いました。 例えば教科書には、「床の上で物体に力を加えても物体が動かないとき、物体に加えた力と摩擦力とがつり合って、物体は静止している」とあります。 しかし、最近「仕事」という単元を学習する中で、こんなことが書いてありました。 「水平な床の上で物体をゆっくりすべらせて動かす時には、物体に摩擦力が働くので、摩擦力と同じ大きさの力を物体を動かしている間加えなくてはならない」。 ここで、疑問に思ったのですが、 物体を摩擦力と「同じ大きさ」の力で引っ張ると摩擦力とつり合って、物体は動かないのではないでしょうか。しかし実際、物体は動くようです、何故動くのでしょう......。考え方が間違っているのはどこでしょうか。 教えてください。お願いします!
回答: いろいろ考えながら授業を受けていらっしゃるようで、大変いいことだと思います。 より一般的な言い方で二つの現象を記述すると、 「加えた力と摩擦力が釣り合っている場合、物体の運動の状態は変わらない」 ということになります。「変わらない」というのは、止まっている物体は止まったまま、動いている物体は同じ速度で動き続けるということです。 実は、止まっているときの摩擦力と、動いているときの摩擦力は大きさが違っていて、前者の方が大きくなります。それぞれ静止摩擦力、動摩擦力といいます。また、静止摩擦力には上限(これ以上大きな力を加えたら物体が動き出す)があって、最大静止摩擦力といいます。 止まっている物体に力を加え、その力を徐々に大きくしていったときにどういうことが起きるか考えてみましょう。 加えた力が最大静止摩擦力以下の場合、物体は動きません。 力の大きさが最大静止摩擦力を超えた瞬間、物体は動き始めます。このとき、物体の運動の状態に変化があった(静止した状態から動いている状態へ)わけですね。運動の状態に変化が生じたということは、この瞬間は力の釣り合いが成り立っていなかったということです。 物体が動き出してから加える力を少し小さくして動摩擦力と同じにしてやると、その時点で力の釣り合いが成り立ち、以後物体は一定の速度で動きます。もし力を小さくすることなく引っ張り続けると力の釣り合いは成り立たず、引っ張る力が勝った状態が続くので、物体の速度は大きくなっていきます。