(3)についてです。
「直方体は滑る前に倒れる」とありますが、どうしてそうだと分かりますか？
また、直方体が滑らないための条件では静止摩擦力が張力T以上(等号もOK)ですが、なぜ「滑る前に倒れる」となると等号は含まれないのでしょうか？
御回答よろしくお願い致します。
先に滑り出した場合、動摩擦力＜静止摩擦力のため、倒れることはない。
倒れる直前・すべる直前にT＝μWの場合、つりあった状態で、すべらないけど、倒れない
もう少し力を強くすると、傾きかけた瞬間にすべりだし、回転はしない
問題文に ”Tを徐々に大きくすると倒れた”と記載がありますが、”すべる”の記載がないことも、「すべらない」のヒントの１つです。
（敢えて記載しないひっかけ問題の場合もありますので注意が必要）
また、問題文に”Tがいくらをこえたときか”、"μ”はいくらより大くなれば”の記載もあります。
（等号は入らない）
慣れると、問題の意図から読み取れるようになると思います。
まず、Tを大きくすると、直方体は、「倒れるor滑り出す」ということはイメージできると思います。
で、今回は問題文に、「はじめ直方体は静止していたが、Tを徐々に大きくすると、やがて点Bを回転軸として倒れた。」とありますので、滑る前に倒れます。
次に、静止摩擦力というのは、静止している物体に対して働く摩擦力であるが、耐えられる限界というのがあり、その限界値が最大静止摩擦力であり、それを超えると、物体は滑り出し、以降は動摩擦力(動いている物体に対して働く摩擦力)が働きます。
つまり、静止摩擦力というのは、最大静止摩擦力以下だよね、という事です。
ただ、ここでややこしいのが、静止摩擦力が最大静止摩擦力になった時は、滑り始めると考えれるよねというのがあります。
どういうことかと言うと、例えば、最大静止摩擦力が10Nの物体(質点)があったとして、ここまでの話を踏まえると、10Nを超えた力を加えると滑り出すんですけど、滑っている時間軸におけるt=0のタイミングっていうのは、静止しているので、10Nですよね。したがって、滑り始める(t=0)においては、まだ最大静止摩擦力が働いているという状況です。
(もうちょっと違う捉え方をするならば、10.000…1Nでも力を加えたら、滑り出しますが、0.000…1Nなんてほぼ無いようなものじゃないですか。じゃあ、10Nで滑り出すってみなしてもokだよねってことです。)
ここまでの話を整理すると、
静止摩擦力は最大静止摩擦力以下→F <= μN→N=W、F=T(力のつり合い)→T <=μW
ただし、物体は滑り出す前に倒れる、つまり、静止摩擦力が最大静止摩擦力となって、滑り出すことはないので、上の式から=を取っ払って
T <μW
となります。(長くなって申し訳ないです。)
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