摩擦抵抗と面積について

質問

摩擦抵抗と面積について教えてください。
ネットで調べると摩擦抵抗と面積は関係がないとの記載がありますが、実際に作ってみて効果があったのでどのような関係があるのか知りたくて投稿しました。

直径100mmのローラーにウレタン硬度90を約100Nの力で当ててブレーキを掛けるという構造です。
改良前はウレタンをV字に加工して当てていましたが、強い力が加わった時にローラーが空転してしまっていた為、ウレタンの形状をU字に変えた所ローラーに当たる接地面積が広くなった為か抵抗が増えて空転がなくなりました。

なぜ接地面積が広くなったことで空転が発生しなくなったのか、分かる方ぜひ教えてください。
よろしくお願いします。

回答No.3

CygnusX1

同じ質問が二つありますが、最初の方に書きます。

摩擦抵抗(力)が増えた理由ですが、摩擦係数や面積とは関係ない、ということも考えられます。
ウレタンはどのようにローラに押し付けられているのでしょうか？
どこかに回転中心がある？
ガイドなどで平行移動する？

そして、ウレタンはローラに対してガタなく接触してますか。ウレタンをローラに軽く押し付けた時、ウレタンがカタカタ動いていませんか

押し付け方によっては、押し付けていると考えている力(いまは100N)以上の力が加わっていることもあります。また、その逆もあります。

V形とU形で押し付け方に違いがないか、見直してください。

回答No.2

kon555

摩擦抵抗と接触面積は関係します。関係しないのは「見かけの接触面積」です。
　クーロン・アモントンの法則といい、滑らかな物体どうしを摩擦する場合に成り立つ法則です。
　例えば同じ寸法の鉄板2枚を重ねている場合、一見すると面全体で接触しているようですが、その接触部をズームすると細かい凹凸が存在し、互いに乗り上げたり噛み合ったりしています。
　つまりこの凹凸こそが真の接触『点』であり、摩擦に直接的に関係する部分です。この接触点とマクロな視点で考えた時の『接触面積』とは食い違うため「摩擦抵抗は見かけの接触面積とは比例しない」となります。

　貴方が書かれた条件の場合、一方がウレタンですから、押し付けられた力により変形して、見かけの接触面積がきちんと接するようになります。
　なのでローラーとウレタンの接触面積を増やす事で、摩擦抵抗を増大させる事が出来ます。

回答No.1

ohkawa3

＞摩擦抵抗と面積は関係がないとの記載
物理現象を抽象化・純粋化して切り出して記載すると、摩擦抵抗は面積に無関係という説明をします。
とはいっても現実問題としては、抽象化・純粋化した理論から予想とは異なる挙動がおこることがあります。
お問い合わせのような条件では、摩擦力が働いた場合に、摩擦する面同士を押し付ける力が強くなるような挙動があって、摩擦係数が一定でも摩擦力が強くなるような可能性があると思います。
また、別の観点では、摩擦によるエネルギーによって摩擦する面の温度が上がれば、摩擦面の物性の変化によって摩擦係数が変化することも想定できそうに思います。