静摩擦と動摩擦

摩擦には、静摩擦と動摩擦があります。固体力学の分野では、摩擦は非常に重要な概念である。機械的エネルギーの損失は、摩擦が主な原因のひとつと考えられている。したがって、省エネのためには、摩擦についてよく理解し、より効率の良い機械を開発することが必要である。摩擦は、静的にも動的にも、私たちの日常生活の中で重要な役割を果たしています。摩擦がなければ、私たちはまったく歩けませんし、スプーンもつかめません。摩擦を理解することは、機械工学、自動車工学、物理学、さらには生命科学などの分野で非常に重要である。今回は、静摩擦と動摩擦とは何か、その定義、生成方法、共通点、静摩擦と動摩擦に影響を与える要因、最後にその違いについて説明します。

静止摩擦

静摩擦とは何かを理解するためには、まず摩擦の概念を理解する必要がある。摩擦はどんな媒体でも発生します。相対的に移動する、あるいは移動しようとする物体に対する媒体の抵抗のことである。静止摩擦は乾式摩擦の下位概念である。2つの固体が接触しているとき、2つの表面の相対的な動きを妨げる力がある。この抵抗の主な原因は、2つの表面が平らでないことです。これらの表面は、ミクロのレベルではほとんどピークがありません。一方の面の山が他方の面の谷に入ると、これらの物体はロックされる傾向があり、相対的な運動が制限される。平らな面に置かれた物体に、面と平行な力を加えても、この物体は動きません。これは、静止摩擦によるものです。力の釣り合いの原理により、静止摩擦の力は発揮される力と等しくなります。乾式摩擦の法則は主に3つある。アモントンの第一法則では、摩擦の力は加わる荷重に比例するとしている。アモントンの第二法則では、摩擦力は接触面積に依存しないとされています。第三法則は、動摩擦を考慮したものである。摩擦力は、表面に作用する法線力に比例定数を乗じたものに等しい。しかし、摩擦は作用する力に等しいので、作用する力によって比例定数が変化し、この比例定数を摩擦係数と呼ぶ。静止摩擦は最大値を持つので、静止摩擦係数となる。物体を動かすには、最大摩擦力より大きな力が必要です。

ダイナミックフリクション

動摩擦は、接触している2つの物体が相対的に移動することで発生します。クーロンの法則は、動摩擦が滑り速度に依存しないことを示している。その結果、動摩擦は最大静摩擦より小さいことがわかった。物体が動き出すと、アンバランス感が生まれます。それぞれの面の動摩擦は、常に運動方向と反対側にある。