물체가 정지해 있을 때 작용하는 마찰력으로, 물체에 작용하는 외부 힘 F의 반대 방향으로 작용한다.
정지 마찰력은 물체에 작용하는 접촉면에 나란한 방향의 알짜힘이 0이 되도록 해주기 때문에
물체에 작용하는 힘 F의 크기가 클수록 반대 방향의 정지 마찰력F정지마찰의 크기도 커진다.
그러나 정지 마찰력에는 한계가 있어 최대 정지 마찰력이 존재하며, 이때의 마찰 계수를 정지 마찰 계수라 한다.
최대 정지 마찰력의 크기를 F최대정지마찰, 정지 마찰 계수를 μ정지, 수직 항력의 크기를 N이라 하면, F최대정지마찰=μ정지N이다.
그림 (가)는 0s일 때 질량이 2kg인 물체가 전동기와 실로 연결되어 마찰면에 정지해 있는 모습을 나타낸 것이고,
그림 (나)는 전동기가 수평 방향으로 당기는 힘 F의 크기를 시간에 따라 나타낸 것이다.
물체가 2s 이후부터 움직이기 시작할 때 물체와 수평면 사이의 정지 마찰 계수를 구해보자. (단, 중력가속도는 10m/s2이고, 공기저항과 물체의 크기는 무시한다.)
물체는 0s부터 2s까지 정지해 있으므로 마찰력의 방향은 F의 방향과 반대이고, 크기는 F의 크기와 동일하게 증가하다가 2s일 때 최댓값 10N을 가짐을 알 수 있다.
이때 물체의 질량은 2kg이므로 물체에 작용하는 중력은 2kg×10m/s2=20kg⋅m/s2=20N인데,
이는 수직 항력에 의해 모두 상쇄되므로 수직 항력의 크기는 20N이다.
앞서 구한 내용을 바탕으로 2s일 때 물체에 작용하는 모든 힘을 표기하면 아래 그림과 같다.
그림과 같이 질량이 4kg인 물체가 마찰이 없는 수평면에서 8m/s의 속력으로 등속도 운동을 하다가 마찰면에 진입한 순간부터 2s가 지난 후 정지한다.
물체와 마찰면 사이의 운동 마찰 계수가 μ일 때, μ를 구해보자. (단, 중력가속도는 10m/s2이고, 공기저항과 물체의 크기는 무시한다.)
물체는 마찰면에 8m/s의 속력으로 진입하여 2s가 지난 순간 정지하므로
정지할 때까지 물체의 가속도의 크기는 2s8m/s=4m/s2이다.
물체가 정지해 있을 때 작용하는 마찰력으로, 물체에 작용하는 외부 힘 F의 반대 방향으로 작용한다.
정지 마찰력은 물체에 작용하는 접촉면에 나란한 방향의 알짜힘이 0이 되도록 해주기 때문에
물체에 작용하는 힘 F의 크기가 클수록 반대 방향의 정지 마찰력F정지마찰의 크기도 커진다.
그러나 정지 마찰력에는 한계가 있어 최대 정지 마찰력이 존재하며, 이때의 마찰 계수를 정지 마찰 계수라 한다.
최대 정지 마찰력의 크기를 F최대정지마찰, 정지 마찰 계수를 μ정지, 수직 항력의 크기를 N이라 하면, F최대정지마찰=μ정지N이다.
그림 (가)는 0s일 때 질량이 2kg인 물체가 전동기와 실로 연결되어 마찰면에 정지해 있는 모습을 나타낸 것이고,
그림 (나)는 전동기가 수평 방향으로 당기는 힘 F의 크기를 시간에 따라 나타낸 것이다.
물체가 2s 이후부터 움직이기 시작할 때 물체와 수평면 사이의 정지 마찰 계수를 구해보자. (단, 중력가속도는 10m/s2이고, 공기저항과 물체의 크기는 무시한다.)
물체는 0s부터 2s까지 정지해 있으므로 마찰력의 방향은 F의 방향과 반대이고, 크기는 F의 크기와 동일하게 증가하다가 2s일 때 최댓값 10N을 가짐을 알 수 있다.
이때 물체의 질량은 2kg이므로 물체에 작용하는 중력은 2kg×10m/s2=20kg⋅m/s2=20N인데,
이는 수직 항력에 의해 모두 상쇄되므로 수직 항력의 크기는 20N이다.
앞서 구한 내용을 바탕으로 2s일 때 물체에 작용하는 모든 힘을 표기하면 아래 그림과 같다.
그림과 같이 질량이 4kg인 물체가 마찰이 없는 수평면에서 8m/s의 속력으로 등속도 운동을 하다가 마찰면에 진입한 순간부터 2s가 지난 후 정지한다.
물체와 마찰면 사이의 운동 마찰 계수가 μ일 때, μ를 구해보자. (단, 중력가속도는 10m/s2이고, 공기저항과 물체의 크기는 무시한다.)
물체는 마찰면에 8m/s의 속력으로 진입하여 2s가 지난 순간 정지하므로
정지할 때까지 물체의 가속도의 크기는 2s8m/s=4m/s2이다.