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すべりなし転がり摩擦

30°の斜面で中実円柱が滑らずに転がるには、静止摩擦係数がおよそ0.19以上必要です。斜面の角度と形の慣性係数を入力すると、質量や半径、重力なしでその最小値が分かります。ブラウザで無料で使えます。

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  • ブラウザで動作
  • 登録不要
  • データは端末の外に出ません
ご利用方法 ウェブAPIメールTelegramアプリ 近日
入力した場合
角度
30
K
0.5
結果
シータ
30
角度 (度)
30
角度 (rad)
0.5235987756
慣性係数
0.5

すべりなし転がりに必要な摩擦の計算機は、剛体の定番宿題に答えます。円柱・球・輪などの物体が回転しながら滑らずに傾斜面を純粋転がりするために、静摩擦係数はどれだけ必要か。傾斜角を度で、調べる形状の無次元慣性係数 k(I を m R の二乗で割った値)を入力すると、純粋転がりに必要な最小の mu に加え、転がり因子 k/(1+k)、角度の tan、代入済みの式、ワークシートや自動テストに貼れる順序付き手順文字列を返します。九十度の垂直壁も、tan が未定義のため拒否されます。

傾斜面上の純粋転がりにおける μ_min = (k/(1+k)) tan θ の意味

質量 m・外半径 R の剛体が、角度 theta の固定傾斜面をすべらずに転がるとき、接触点は面に対して瞬間的に静止します。面に沿ったニュートンの第二法則と、質量中心まわりのトルク方程式は、純粋転がりの運動学的拘束 a が R alpha に等しいことで閉じます。

慣性モーメントを I が k m R の二乗に等しいと書くと、中実球・中実円柱・薄い輪など標準形状を区別する唯一の無次元慣性係数 k が導入されます。その拘束を強制するのに必要な静摩擦力を解くと、f は (k を 1 プラス k で割った値) に m g sin theta を掛けたものになります。

本計算機はその閉形式のみを実装し、ゴムとコンクリートの表を参照せず、単位変換も多体接触モデルの積分もしません。教科書の典型的な k は中実球が五分の二、軸まわりの中実円柱や円板が二分の一、薄い球殻が三分の二、薄い輪や薄い円筒殻が 1 です。重力は打ち消されるため g は入力不要で、限界摩擦係数に効くのは角度と k だけです。

物理エンジン転がりヘルパの単体テスト

剛体や車両シミュレーションスタブのコーディング型期待値向けに、既知の良好な角度と k の組と、90 度超の意図的な拒否を生成します。

すべりなし転がり摩擦計算機はどの公式を使いますか?

μ_min = (k / (1 + k)) · tan(θ) を使います。θ は度の傾斜角、k = I/(m R²) は転がり物体の無次元慣性係数です。

傾斜角が九十度を超えるとどうなりますか?

90° を超える角度は製品ルールで拒否され、90° 自体も垂直壁で tan(θ) が未定義のため拒否されます。

慣性係数 k とは何ですか?

k は質量中心を通る回転軸まわりの I を m R の二乗で割ったものです。代表値:中実球 2/5、中実円柱 1/2、薄い球殻 2/3、薄い輪 1。

質量・半径・重力は入力に必要ですか?

不要です。 質量と重力は f/N の比で打ち消し、半径は k の定義に既に含まれます。必要なのは angle と k だけです。

摩擦係数が最小値より小さいとどうなりますか?

純粋な転がりができず、回転しながら滑ってしまいます。最小値以上の静止摩擦係数なら必要な摩擦力をまかなえますが、それより小さいと接触点がずれて滑ります。

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

POSThttps://api.kit.forhosting.com/mech/rolling-friction-needed

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/mech/rolling-friction-needed \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"angle":30,"k":0.5}'
{
  "angle": 30,
  "k": 0.5
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "mech.rolling_friction_needed",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

HTTPコード意味
401unauthorizedAPIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
402insufficient_balance残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
404unknown_type指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
429rate_limitedリクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

角度が九十度を超えると invalid_input で失敗し、無意味な形状が黙って係数を捏造しないようにします。欠落フィールド、非有限値、負の角度、非正の慣性係数は、比を公開する前に拒否されます。料金は成功した API リクエストごとに定額 $0.002 で、検証失敗は課金されません。

傾斜面上の純粋転がりにおける μ_min = (k/(1+k)) tan θ の意味

法線力 N(m g cos theta)で割ると質量と重力が打ち消し合い、設計用の簡潔式 mu_min が (k/(1+k)) tan theta となります。この大きさ以上の静係数は、運動すべりなしで必要な力を供給でき、それより小さい係数では物体は回転しながらすべる必要があります。

API の呼び出し方と応答の内容

絶対値は公開上限の一兆以内に収めます。成功する純粋転がりの係数には、傾斜角が 0 以上 90 度未満である必要があります。慣性係数 k は厳密に正でなければなりません。必須の有限フィールド angle(度。別名 theta、incline、incline_angle、theta_deg)と慣性係数 k(別名 inertia_factor、beta、kappa、I_over_mR2)を含む JSON 本体を送ってください。90 度を厳密に超える値は製品ブリーフどおり invalid_input で失敗し、ちょうど 90 度も垂直壁で tan が未定義のため失敗します。成功時は丸めた angle と k をエコーし、theta・angle_deg・inertia_factor としても写し、angle_rad、rolling_factor(k/(1+k))、tan_theta を報告し、mu_min・mu・minimum_friction_coefficient に同じ無次元結果を設定します。検証失敗—欠落フィールド、非有限数、絶対限界外、負の角度、非正の k、90 度以上の角度—は invalid_input を返し課金されません。料金は成功リクエストごとに定額 $0.002(単位 item)です。クライアントを制御できる場合は JSON 数値を優先し、数値文字列は宿題フォーム貼り付け経路用の厳密な有限数値パターンに合う場合のみ受け付けます。

実用上の注意、教科書チェック、関連検索

傾斜は度で指定し、教室の言い回しや兄弟の斜面ツールに合わせます。元データが SI の弧度ならご自身で変換してください。授業例を意図的に組み合わせてください。本ページはすべりなし転がり摩擦、傾斜上の純粋転がりの最小 mu、慣性係数つき転がり計算機を探す人向けであり、材料ハンドブック照会でも完全な多体接触ソルバでも単位変換器でもありません。Worker とブラウザ上の IEEE 倍精度で転がり因子と tan の積が有限に保たれるよう、angle と k を公開絶対範囲内に収めてください。30 度で k が 1/2(中実円柱)ならよく知られた中間の mu_min が約 0.19 付近、30 度で k が 2/5(中実球)なら並進側のエネルギー・慣性配分が大きいためやや小さい値になります。100 度の角度は、90 度を超えたときに必要な硬い invalid_input 経路を示します。純粋転がりを教えるときは、本ツールを摩擦しきい値のステップだけとして扱い、元問題が加速度も求めるなら、利用可能な mu が少なくとも mu_min であることを確認したうえで a を g sin theta / (1+k) として別計算してください。形状因子 k が既知で限界係数だけが必要なときにこの能力を選び、実験が静的 mu を測って純粋転がりが可能だったかを見るなら、その測定値をここで返す mu_min と比較してください。invalid_input を返す失敗タスクは前払い残高を消費せず、学習者が意図的に 90 度超の角度を入れても探索スクリプトを安く保てます。往復確認は簡単で、度単位の (k/(1+k)) tan θ を手計算し、応答と同じ十二桁丸めで公開 mu_min と一致することを確かめれば十分です。

傾斜面での純粋転がり宿題チェック

学生が円柱・球・輪の傾斜角と形状因子 k を入力し、提出前に無次元の mu_min と代入手順を教科書の純粋転がり導出と照合します。

表面摩擦測定前の実験室プレチェック

パイプラインが既知の転がり試料形状の理論 mu_min を先に計算し、同じ傾斜で測った静摩擦をそのしきい値と比較して純粋転がりが可能だったかを判定します。

すべりなし転がり摩擦計算機は無料ですか?

ブラウザツールは無料でローカル実行されます。API 呼び出しは成功リクエストごとに $0.002 の前払い KIT 残高を使い、失敗タスクは課金されません。

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