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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:横滑りと転倒)

横滑りと転倒

2023/09/06 16:41

このQ&Aのポイント
  • ある物体が水平な力を受けるとき、横滑りするか転倒するかは底辺の長さによる。
  • 重心や摩擦係数を考慮し、回転力と移動力の関係を使って解析する。
  • 移動力の求め方は摩擦係数と物体の重さを考慮し、回転力の求め方は底辺の長さと物体の重さを考慮する。
※ 以下は、質問の原文です

横滑りと転倒

2008/02/20 16:27

a______d ←1
l l
l l
l l
bl____lc ←3


ある物体に水平な力を加えたとき、←3のように地面スレスレを押したときは横滑りするのに、←1を押したときは、物体は倒れて(もしくは点Cが持ち上がって)しまいます。

では底辺bcをどれだけ長くすれば倒れることなく横滑りするのでしょうか?
関係式・公式等あれば教えてください。


重心Mと長さMb、それに長さbdと摩擦係数μを絡めてベクトルを考えればできそうな気がするのですが・・・。恥ずかしながら一人では解けませんでした。お力を貸していただけると幸いです。

後学のために回答をまとめておきます。

------------------------------------------------------------------
通常力学での移動種類には「回転」と「移動」の2種類がある。
この場合「回転力(F1)」>「移動力(F2)」の関係が作れればよい。
(この場合、「回転力」「移動力」とは「回転必要力」「移動必要力」のこと。
 回転必要力が移動必要力より高ければ、物体は回転せず移動する。)

回転力F1の求め方
?力の移動の原理(ベクトルと作用線上どこに移動しても、物体に与える運動
の条件は変わらない)を使い、F1をa上に、mgをbcの中間にまず移動する。
?製品の回転中心を角bとして、dにかかる力をF1、質量をm、高さをH、幅をW
としてモーメント釣り合いの式を立てると、(時計回りをプラス)
☆-F1*H+m*g*W/2=0
よって F1=m*g*(W/2)/H

移動力F2の求め方
力F方向を+とし、物体が移動を始める力F2を求める
☆F2-μmg=0(μは静摩擦係数)
よって F2=μmg

---------------------------------------------------------------------
この考え方から、私のケースでは、
?製品の重さと摩擦係数を「移動式」に代入し、F2を求める。
?F2より大きな値F1と製品の高さ・重さを「回転式」に代入し、Wを求める。
(製品の幅を決定する。)


以上

その他の回答 (7件中 6~7件目)

2008/02/21 09:48
回答No.2

まささんのご回答は「倒れない」条件としては正解だと思いますが、
式に"F"が残っているのが問題です。Fが小さいと、倒れませんが、
滑りもせず、静止したままになります。滑る条件として、
 F≧μmg
をまささんの式に加えると、
 1/(2μ)≧H/W
が正解のような気がします。
あんまり自信ないですけど。

追記です。
重心の位置については、まささんのご回答の場合、直方体が
均質であるとの前提で、長方形のど真ん中に重心があるという
ことだと思います。

細切れで申し訳ないです。
重心の高さはこの式では関係ないですね。+方向のモーメントが
変わらないので。でも、重心が左右方向にずれると変わって
きますね。
ちょっと感覚と違う気がしますが、慣性を無視すれば(ゆーっくり
押すなら)合ってるんじゃないかと思います。「どん」と押した
場合は重心の高さが効きますね。(この場合も、重心が高いほうが
倒れやすいとは限らない)

いや、ほんとはこれもあんまり自信ないんですが。

たびたびすみません。
慣性を無視する前提だと、私の最初の回答の、
 F≧μmg
は、
 F=μmg
じゃないとだめですね。最後の式
 1/(2μ)≧H/W
は変わりませんが。
 F>μmg
のときは加速度が発生するので慣性が無視できません。
細かいことを言えば、一般的に滑り始めると摩擦係数が下がるので
もっとややこしいことになりそうですが・・・。

T.S.さんのご回答を読んで、私の間違いに気がつきました。
Fが一定なら慣性云々は倒れやすさとは関係ないですね。
ですから、「倒れずに滑る」条件としては、
  m*g/(2*F)≧H/W (まささんの式)
   かつ
  F≧μmg
になりますね。んで、私の式
  1/(2μ)≧H/W
は、「倒れずに滑る」ための"F"が存在する直方体の縦横比の
条件ということになりますね。(この条件を満たさない場合は、
滑る前に転倒する)

まだ間違ってるかな?考えるほど自信なくなってきました。

お礼

2008/02/21 10:19

ご意見ありがとうございます。

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