摩擦力

素材の異なるレールを乗り物に乗りながらおもりを引きずり、摩擦力について学ぶ。

物体が進むと、物体とくっついている面には必ず進む方向とは逆向きの力（摩擦力）が働きます。摩擦力の大きさは物質の表面のつくりや素材によって異なります。たとえばステンレスは表面がつるつるで硬いため、摩擦力が小さく進みやすいですが、ゴムは表面が柔らかく接する面に合わせて形が変わるため、摩擦力がとても大きくなり進みにくいです。

物体の摩擦力は、以下の式で得られます。

F＝μN（μ：静止又は動摩擦係数、N：垂直抗力）

μの値は、静止している状態から動かそうとする時（静止摩擦係数）と、動いている時（動摩擦係数）では異なります。一般的には動摩擦係数の方が小さくなります。そのため、一回動き始めると楽に動かすことができるのです。

静止（動）摩擦係数の値は、物体が接地している面との接触面積の大きさが影響します。接触面の大きさは、表面の凹凸の有無、柔らかさ、温度などによって決まります。金属であるステンレスは、表面が硬く滑らかで、接触面での変形がほとんどありません。このため、接触面積が小さく摩擦係数が比較的小さい傾向にあります。一方、ゴムは柔らかく、表面がステンレスに比べて弾性変形しやすい特性を持っています。このため、ゴムが物体の表面に密着しやすく、接触面積が増えることで摩擦係数が大きくなります。

摩擦力にもう一つ関係する垂直抗力は、平らな場所では、垂直抗力は物体の質量が大きいほど（つまり重いほど）大きくなります。