摩擦計算ツール

物体が滑るかどうかを調べます。質量（または垂直抗力を直接）を入力し、材料の組み合わせを選ぶと、加えられた力が最大静止摩擦力を超えるか、超える場合に物体が動き始めてからどれだけ加速するかをこのツールが教えてくれます。

古典的なクーロン摩擦を用います:

F_static,max = μs · N — 物体が滑り始める前に静止摩擦が支えられる上限 F_kinetic = μk · N — 滑り始めた後の抵抗力

ここで N は2つの面を押し付ける垂直抗力です。すべてブラウザ内で動作します — アップロードも登録も不要です。

使い方

1. 垂直抗力の指定 — 通常のケース（平らな面に置かれた物体、N = m·g）では 物体の重量から のままにします。傾斜面や、追加の荷重で面の押し付け方が変わる場合は 垂直抗力を直接入力 に切り替えます。
2. 質量 — 垂直抗力を直接入力した場合でも、物体が滑り始めた後の加速度計算（F = ma）には常に使用されます。
3. 材料の組み合わせ — 一般的な11の組み合わせ（乾燥・濡れたコンクリート上のゴム、乾燥・潤滑した鋼と鋼、アルミニウムと鋼、木と木、氷と氷、テフロンとテフロンなど）と、公表されている静止・動摩擦係数。カスタム を選んでμsとμkを自分で入力できます。
4. 加える力 — 物体を動かそうとする押す・引く力。

結果は、物体が動かない（静止摩擦がちょうど押しを打ち消す）か、滑る（動摩擦が引き継ぎ、残った合力で加速する）かを即座に示します。内訳表には、すべての中間の力、結果の加速度、安息角 — tan(θ) = μs から、重力だけでこの材料の組み合わせが滑り始める傾斜角 — が表示されます。

なぜ答えが一つのしきい値で切り替わるのか

静止摩擦は固定の力ではありません。押す力に合わせて、上限 μs·N まで大きくなります。この上限以下では、摩擦が加えた力をちょうど打ち消すため物体は動きません。加えた力が上限を超えた瞬間、物体は動き出し、摩擦は（通常は低い）動摩擦値 μk·N に下がります。だからこそ重い物体は 動かし始める のが最も難しく、滑り出してからは楽になるのです。

垂直抗力が物体の重量と異なるのはなぜ?

物体が平らな面に置かれ、他に押すものが何もない場合にだけ両者は等しくなります。傾斜面では、垂直抗力は重量の面に垂直な成分（mg·cos θ）であり、全体の重量より小さくなります。他にも物体を押し下げるものがあれば、垂直抗力は大きくなります。平面の想定が当てはまらない場合は 垂直抗力を直接入力 を使ってください。

μsとμkは実際には何を意味しますか?

これらは特定の材料ペアと表面状態における静止・動摩擦係数で、摩擦力と垂直抗力の無次元の比です。第一原理から導かれるのではなく測定されるもので、ここに示す公表値は典型的な乾燥表面の出発点であり、答えが重要な場合は実際の材料を測定する代わりにはなりません（湿気、表面仕上げ、温度、汚染がすべて値を変えます）。

安息角は何のためにあるのですか?

押す力を加えず、重力だけでも物体が滑り始める傾斜角です: tan(θ) = μs。μsの値を素早く確認する手段です — 鋼と鋼の安息角は約36°で日常の経験と一致します。「カスタム」のμsで角度が90°近くになるなら、係数が高すぎる可能性があります。

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