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滑り台の研究 その1 

滑り台の研究というのもおもしろそうである。

これは摩擦のテーマになるようだが、考察によっては結構奥が深い。
通常、モノにある程度の力を加えないとすべり動かすことができない。この動き始めるのに必要な力を数値化したものが静摩擦係数だ。

動きっぱなしの時でも力を加え続けなければ止まってしまう。この時の最低止まらない程度の力を数値化したものが動摩擦係数と言われる。

つまり止まっているところから動き始める瞬間のところが、静摩擦係数。
動き続ける最小限の力のところが、動摩擦係数。

一般に静摩擦係数は動摩擦係数より大きい。
これは重たいものを動かす時、動かしはじめる時よりは、少し動いた方が軽く感じることで体験したことがあると思う。なければ、やってみて。

ところで力といってもわかりづらい。そこで傾斜法という静摩擦係数を調べる方法がある。
90902a.jpg
調べたい材質の板と調べたい材質のおもり(四角いのがよいな)を用意する。
どちらか一方を調べたい時は静摩擦係数がわかっているモノを使うのがよいだろう。

滑り台と同じものであればステンレスの磨き材を使うのがよい。
そして板の上におもりを載せて動き始める瞬間まで傾斜させていって、ピクリと動き始める瞬間の傾斜角度を調べる。誤差が大きいので同じことを何回もやって平均をとろう。

ここでどういう実験が可能か考えてみる。

1)布の違い=おもりにいろんな素材の布を張り付けて布による滑りやすさの違いを調べる
2)接触面積の違い=同じ材質のおもりで板に接触する面積を変えてみる。ただしおもりの重さは同じにすること。
3)重さによる違い=おもりの接触面積は同じにして、重さだけを変えてみる。

板の材質も変えてみるのもいいが、それはそれで調べることが多くなる。
ちなみに実際の滑り台の傾斜角度が何度なのか調べておくのもいいだろう。これもいろんな公園で測ってみるとよさそうだ。あと余裕があれば、樹脂(プラスチック)製の滑り台などの比較もいいでしょう。


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