クーロンモデルの限界とは? わかりやすく解説

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クーロンモデルの限界

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/15 01:23 UTC 版)

摩擦」の記事における「クーロンモデルの限界」の解説

摩擦面において実際に接触担っているのは、様々な長さスケールにわたる固体表面隆起アスペリティ)だと考えられている。アスペリティ構造ナノスケール小ささに至るまで存在する固体固体接触するとき、実際に触れあっているのは有限個のアスペリティ突端のみであり、それら真実接触部の面積見かけ接触面積わずかな部分10−3% - 1%)を占めに過ぎない:179接触面への荷重増加すると、アスペリティはもう一方表面押し付けられ塑性流動によって接触面積広がる。これにより、荷重真実接触面積の間に線形の関係が生まれる。接触部で作られる分子接合凝着)を壊して面を滑らせるためには、真実接触面積材料せん断強さ単位面積当たりの結合を切るのに必要なせん断応力)をかけた分だけの力が必要である。このようにクーロン摩擦において最大静止摩擦力荷重垂直抗力)が比例する理由凝着基づいて説明できる凝着摩擦の節参照)。 ただし、この経験則結局のところ、極度に複雑な物理的相互作用詳細無視した近似則でしかない。たとえば、真実接触面積見かけ接触面積近づく変化飽和して比例関係壊れるため、荷重大き領域ではクーロン近似成り立たない。あるいは、表面酸化膜が弱いのような金属では、荷重によって表面層壊れるため摩擦係数一定とみなせない:71また、接触面に結合生じると、クーロン摩擦は非常に悪い近似となる。たとえば粘着テープ滑り妨げ効果垂直抗力ゼロや負であっても生じる。ゲルにはたらく摩擦力接触面積強く依存することがある:10。この理由によりドラッグレース用のタイヤには粘着性を持つものがある。 クーロン近似当てはまらない状況もあるとはいえ、その強み単純さ適用範囲広さにあり、多く物理系摩擦について十分に有効な描像である。

※この「クーロンモデルの限界」の解説は、「摩擦」の解説の一部です。
「クーロンモデルの限界」を含む「摩擦」の記事については、「摩擦」の概要を参照ください。

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