表面処理とトライボロジー

乾燥した金属どうしのすべり摩擦で、経験的に成り立つことが多い摩擦の法則(アモントン・クーロンの法則)の内容として正しいものはどれか。

  1. A摩擦力は見かけの接触面積に比例するので、同じ荷重でも接触面積を2倍にすると摩擦力も約2倍になる
  2. B摩擦力は垂直荷重にほぼ比例し、見かけの接触面積にはほとんどよらない
  3. C摩擦力はすべり速度に比例して大きくなり、静止摩擦力は動摩擦力より小さい
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正解:B. 摩擦力は垂直荷重にほぼ比例し、見かけの接触面積にはほとんどよらない

アモントン・クーロンの法則では、摩擦力Fは垂直荷重Wに比例し(F = μW)、見かけの接触面積やすべり速度にはほとんどよりません。表面には微小な突起があり、実際に触れているのは突起の先端だけです。突起は塑性変形して荷重を支えるので、真実接触面積は荷重を硬さで割った値になり、見かけの面積に関係なく荷重に比例します。摩擦力はこの真実接触面積に比例するので、荷重に比例することになります。見かけの面積に比例するという考えは、真実接触面積と見かけの面積の混同です。速度に比例するのは流体の粘性抵抗の性質で、乾燥摩擦では一般に静止摩擦係数のほうが動摩擦係数より大きくなります。

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