問4 図のように，水平面とのなす角がθ の摩擦のある斜面上に，質量m の物体を置…
問1 ～問4 に答えよ。
問4 図のように，水平面とのなす角がθ の摩擦のある斜面上に，質量m の物体を置いて静止 させた。このときの静止摩擦力の大きさはいくらか。下の1 ～4 のうちから一つ選べ。ただ し，重力加速度の大きさをg とする。
物体
- 1 mg重力そのものの大きさで、斜面に平行な成分になっていません。
- 2 mg sin θ重力の斜面に平行な成分と静止摩擦力がつりあっています。
- 3 mg cos θ斜面に垂直な成分で、垂直抗力とつりあう大きさです。
- 4 mg tan θ摩擦角を使って最大摩擦力を表すときの形で、この場面の値ではありません。
解説
正解は2のmg sin i です。斜面上で静止している物体には、重力mg、斜面からの垂直抗力、静止摩擦力の3つがはたらきます。重力を斜面に平行な成分と垂直な成分に分けると、平行な成分の大きさは mg sin i です。物体は静止しているので、この成分と静止摩擦力がつりあっており、静止摩擦力の大きさも mg sin i になります。3のmg cos i は垂直抗力とつりあう成分ですので、混同しないようにしましょう。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00007.htm）を加工して作成