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動摩擦係数が静止摩擦係数よりも小さいのは何故でしょうか?

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質問者

hori1537さん

2013/3/819:44:26

動摩擦係数が静止摩擦係数よりも小さいのは何故でしょうか?

子供の頃から疑問に思い続け、理系の道に進んだ今でも正しい理解はできていません。 摩擦のモデル化についてはBowdenの融着説などで一旦の説明はついているようですが、結局のところ動摩擦係数が小さくなるのはなにゆえでしょうか?


●いくつか予想できる回答に対しては、先んじてもう一つ質問を付け加えます。

(その場合、動摩擦係数に速度依存性は存在しないのですか?)

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2013/3/821:57:35

μ<μ’とします。
すると摩擦力のあいだにはμmg<μ’mg
すなわち、動摩擦力が最大静止摩擦力より大きいことになってしまいます。
それでは、静止している物体に最大静止摩擦力をかけて
物体が動き出した次の瞬間に、それより大きな(動)摩擦力が働いて
物体は再び静止してしまいます。

私は、ごく微量の時間に分けて考えてみればいいのでは、と思っています。
物体の摩擦力(F)は、ごく微量の時間帯では同じとしてみます。
静止している状態では、そのFを僅かに超えた力をかければ動き出します。
しかし、一旦動き出したら、物体には運動量が生じます。
物体にかかる力:Fは変わらなくても、その運動量が物体を動かそうとする力に加算されるので
物体は動き続ける、というモデルではどうでしょうか?

また、摩擦力は物体と物体の表面の素材によって決まります。
それが擦れ合う度合いによって摩擦力を左右するような場合には
動摩擦係数に速度依存性は存在する、という場合もあるだろうと思います。

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mikjiisanさん

2013/3/900:15:21

動摩擦係数が静止摩擦係数より小さいのは、静止しているとくっつく面積が増えるからです。そのため、静止摩擦係数というのは、静止してからの時間が長くなるほど摩擦係数が大きくなる傾向があります。
また、速度と摩擦係数の関係ですが、滑り始めの速度が非常に小さい時は速度が大きくなるにつれ摩擦力が小さくなっていきますが、ある程度の速度を持つと摩擦力は変わらなくなります。

この問題については、東京大学地震研究所ニュースレター2005年10月号の中谷正生さんの受賞記念講演「摩擦滑りの物理化学に関する実験的・理論的研究」を読んでみてください。まさにこの問題を議論しています。
http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/KOHO/NEWSLETTER/200510/nl200510.pdf

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ashir_gikenさん

2013/3/823:49:07

ミクロな凹部がある。そこへ相手の面の凸部が落ち込む。正弦波のような周期的な形に単純化すれば、凸部が底まで落ち込めば移動のための障壁が高い。一旦滑り始めると凸部が底まで達しないので障壁が低くなる。速度が増せば更に低くなる。もちろん凹部と凸部は両方の面に存在する。凸部の落ち込みの逆に凸部に対する凹部の重なりもある。と考えています。

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