水平面で物体に他の力が無ければ N=重力 mg と等しくなります。
静止摩擦なら最大摩擦力、動摩擦なら一定の摩擦力になります。
摩擦力 F = μ × N
垂直抗力 N = m × g(水平面・質量 m kg・重力加速度 g=9.8 m/s²)
| 面の例 | 静止 μs | 動 μk |
|---|---|---|
| 木と木 | 約0.5 | 約0.3 |
| 鉄と鉄 | 約0.7 | 約0.5 |
| ゴムと路面 | 約1.0 | 約0.8 |
| 氷と氷 | 約0.1 | 約0.03 |
例:μ=0.3、N=100 N のとき F=0.3×100=30 N。値は概算の代表値で、実際は条件で変動します。標準重力加速度 g=9.80665 m/s²(本ツールは初期値 9.8)。
摩擦係数と垂直抗力を入力すると、物体にはたらく摩擦力(単位:N)を計算できます。物理の宿題や、機械設計で「どれくらいの力で滑り出すか」を見積もりたいときに使えます。
摩擦力は次の式で求めます。
摩擦力 F = 摩擦係数 μ × 垂直抗力 N
摩擦力は「面の滑りにくさ(μ)」と「面を押しつける力(N)」の掛け算で決まります。たとえば μ=0.4、N=50N なら、F=0.4×50=20N となり、20Nより小さい力で押しても物体は動きません。垂直抗力が2倍になれば摩擦力も2倍になる、という比例関係がポイントです。
Q. 摩擦係数はどこで調べればいいですか?
A. 材料の組み合わせごとに実験で求められた値が物理の教科書や便覧に載っています。鋼どうしで約0.5、ゴムと路面で約0.7〜0.9など。正確な設計では実測値を使ってください。
Q. 静止摩擦と動摩擦の違いは?
A. 静止摩擦は止まっている物体が滑り出す直前の最大の摩擦、動摩擦は滑っている最中の摩擦です。一般に動摩擦係数のほうが小さく、動き始めると軽く感じるのはこのためです。
Q. 斜面でも同じ式で計算できますか?
A. 式は同じですが、斜面では垂直抗力が「重さ×cos(傾斜角)」に変わります。求めた垂直抗力をこのツールに入力すれば摩擦力を計算できます。