解答欄
解説
今回はオーソドックスな問題となりますね。
まずは図を書いてかかっている力を見るところからです。かかっている力は重力、垂直抗力、摩擦力の三つです。
摩擦力は(1)(2) では動摩擦力、(3)では静止摩擦となっていますね。
動摩擦力は動いている方向と反対方向にかかり、$μN$で定まります。
ここから運動方程式を立てることになります。 (1)(2) でそれぞれ図を書いて解いてもよかったのですが、今回は斜面の角度をθとおき、一旦解いてからθに値を代入する形を取りました。
(1)は平面なので0°、(2)では45°となります。
未知数は垂直抗力$N$と加速度$a$なのでこの二式からどちらも求まりそうですね。
$y$方向の力のつり合いから垂直抗力$N$がわかり、そこから動摩擦力も求まるので加速度$a$を求めます。
加速度$a$は時間変化せずに一定なので、$v-t$グラフは直線となります。
(2)では$t_2$を素直に計算して$a_2 ,t_2$ の関係から求めてもよかったのですが、グラフから比率が一目瞭然だったので、そこからすぐに計算できました。
(3)は静止条件の話です。静止摩擦は物体を静止させるように力がかかります。
静止条件$μN>F$だけ覚えておけば十分でしょう。
