このQ&Aは役に立ちましたか?
横滑りと転倒
2023/09/06 16:41
- 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。
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)
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。
このQ&Aは役に立ちましたか?
この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。
お礼
2008/02/21 10:19
ご意見ありがとうございます。