転がり摩擦とは

転がり摩擦は、水平面上を直線で移動する球体、円柱、または車輪の動きを遅くする抵抗力です。 この力は、主に、オブジェクトとオブジェクトが接触している表面の材料特性の結果です。 物体または表面の変形または不規則性は、2つの間の接触面積と同様に、転がり摩擦の大きさに影響する重要な要因です。

どんなに滑らかに見えても、ほとんどのものの表面には小さな凹凸があります。 静止している物体が表面に接触しているとき、これらの不規則性は互いに引っかかり、動きに抵抗します。 これは静止摩擦です。

動きを開始するためにオブジェクトに適用される力の量は、静止摩擦を克服するのに十分でなければなりません。 動き続けるためには、動きのある物体が不規則性によって引き起こされる抵抗を克服しなければなりません。 この抵抗は動摩擦です。

物体と表面を構成する材料の両方が比較的硬い場合、物体の形状の変形や表面の弾性はほとんどありません。 この場合、転がり摩擦を決定する主な要因は、静止摩擦または動摩擦と分子摩擦です。 分子摩擦は、表面の不規則性の産物ではなく、化学結合と電気的相互作用の産物です。

剛性の低い材料では、相互作用のためにオブジェクトまたは表面の形状または弾性が変形する可能性があります。 タイヤやバスケットボールなどの物体は、転がると変形する可能性があります。 硬い表面上を移動する柔らかいオブジェクトの形状の変化により、オブジェクトの表面との接触面積が増加します。 動摩擦が増加し、転がり摩擦の大きさも増加します。

オブジェクトが移動する表面が柔らかかったり弾性がある場合、オブジェクトは表面に沈み、強制的に通過する必要があります。 これはプラウ効果として知られており、この状況での転がり摩擦の主要な要素です。 抵抗力は、オブジェクトとの接触領域に均等に分散されません。 表面の変形は、オブジェクトの動きの方向で最も大きくなります。 これにより、実質的に静摩擦が増加し、したがって転がり摩擦が増加します。

オブジェクトとサーフェスの両方が伸縮性がある場合、2つの間の相互作用は相対的であり、望ましい結果を得るために操作できます。 オブジェクトの形状を変形すると、サーフェスの弾力性がより管理しやすくなります。 たとえば、車のタイヤが完全に膨らんでいない場合、柔らかい汚れを乗り越えて車を運転する方が簡単です。