くさびの押し広げる力と摩擦力

質問

2つの物体の間をくさびにより押し広げていく場合、
単純に考えるとかなり大きい力が発生するはずですが、
実験を行ったところ、思っていた程押し広げる力は大きくありませんでした。
そこで、原因を追究しているのですが、
くさびと押し広げられる2つの物体間に生じる摩擦力が力を抑えているのではないかと考えます。
ただ、立証までは結びつけない状況です。
どなたか詳しい方いらっしゃいますでしょうか。
よろしくお願いいたします。

回答No.2

fuku_amuse

基本的にご推察どおりです。
くさびの先端角の半分をθ
くさび推進力をＦとすると、
くさびに発生する垂直抗力Ｎ＝Ｆ／２ＳＩＮθ
摩擦係数をцとすると
くさび両側面に発生する摩擦力ＦＡ＝цＮ
くさび進行方向に対する摩擦力は２ＦＡＣＯＳθ
まとめると
実際の推進力はＰ
Ｐ＝Ｆ－２цＦＣＯＳθ／２ＳＩＮθ
　＝Ｆ（１－ц／ＴＡＮθ）

ц／ＴＡＮθが１よりも小さくないと切れないことになります。
ただθを大きく取ると被削物の変形が大きくなりより大きな推進力が
必要となります。

цを減らす方法を考えるのが良いと思います。
基本的には潤滑剤（オイルかな？）を流し込むと改善しますよ。

回答No.1

noname#58790

これは、
エネルギーの進行方向と、
実際の進行方向（矢の上下のテーパー）
効力（垂直方向）

別のベクトル軸を考えねばなりません。

＞思っていた程押し広げる力は大きくありませんでした。

実際の進行方向（矢の上下のテーパー）
力は２箇所に分散します。

元々割れていて、重量がはっきりしている。
加えた衝撃荷重が分かる。

これではっきりと計算と合致するのかが分かります。