摩擦と速度の関係について

質問

摩擦力について質問です。
ある物体に摩擦力Nを加えて移動させたとき摩擦係数をμとするとF=μNとなり、物体の移動速さは問題となりません。しかし、僕には同じ摩擦力でも速く移動させたほうが大きな摩擦力がかかる気がしてなりません。
本当に摩擦力に速さの項は関係しないのでしょうか？

わかる方がいましたらよろしくお願いします。

回答No.2

walkingdic · ベストアンサー

>本当に摩擦力に速さの項は関係しないのでしょうか？
どういう次元の話をされているのかによります。
理論的なモデルにおいて理論的な話であれば速度は関係しません。
厳密に言えば静摩擦と動摩擦では静摩擦＞動摩擦の関係となりますから、速度０とそれ以外は同列に扱えませんが。

現実の物体で試験したときにどうなるのかというと話は変わってきます。
日常的に感じることのできる摩擦係数の速度依存では、速度が大きい方が摩擦抵抗は小さくケースが多いと思われます。
たとえば非常に重たいものを滑らせて移動させる場合、勢いよく速度をつけて移動する方がやりやすく、低速で移動する方が力が必要になります。

これは単純に言うと、摩擦は要するに２つの面の凹凸のかみ合いが作り出していると考えれば、速度が速くなっていくと、いちいち凹凸がかみ合わずに凸部分のみがあたるようになっていきます（つまり若干浮き気味になる）。
そうすると摩擦抵抗が小さくなるわけです。

ただこれはその面に非常に強い力が加わるし、そのエネルギーは熱になりますので、あまりやりすぎると面が損傷してきます。そうするとある速度以上では急激に摩擦抵抗が大きくなります。これを限界ＰＶといいます。

ちなみに摩擦についていうとこのほか液体の摩擦などもあり、この場合には速度が速いほど摩擦が大きくなるというものもあるので、必ずしも速度と摩擦係数の関係は一般的にはいえません。

お礼

回答ありがとうございます。

つまりは速度と摩擦係数自体には直接的な関係があるわけではなく、発生する摩擦熱と摩擦係数の関係や面同士のかみ合いが問題になってくるのですね。

摩擦係数と熱量の間にはどのような関係があるのでしょうか？
また限界ＰＶ値というのは物性値なのでしょうか？

いろいろサイトを回ってみたのですがよくわかりませんでした。もしよろしければ参考になりそうなサイトを教えていただけると助かります。

回答No.1

sanori

こんにちは。
動摩擦力、動摩擦係数のことですね。

動摩擦力が速さに依存せず、また、速さや接触面積によらず一定、
というのは、下記の記事を見てわかるとおり、あくまでも経験則であり、破綻する場合もあるそうです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%91%A9%E6%93%A6%E5%8A%9B

お礼

回答ありがとうございます。

参考にさせていただきます。