摩擦力と摩擦係数

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摩擦力の方程式

Fs=μs・N (Fs:最大静止摩擦力 μs:静止摩擦係数 N:垂直抗力)

Fk=μk・'N (Fk:動摩擦力 μl:動摩擦係数 N:垂直抗力)

一般に、μs>μkである。物は停まっている所から動かし始めるには結構な力が必要だが、一度動き始めると最初より小さな力で動かし続けることができる。
なお、垂直抗力は重力とバランスしているので、水平面の場合は、N = mg (m:質量 g:重力加速度) となる。つまり、摩擦力は、物体の質量にのみ比例し(アモントンの第一法則)、接触表面積とは無関係である(アモントンの第二法則)。また動的摩擦力は移動速度とは無関係である(クーロンの摩擦法則)。これらはわりと一般の人には誤解されている点である。

様々な物質の摩擦係数

様々な物質の摩擦係数(coefficient of friction)を以下に挙げる。
Source: http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Tribology/co_of_frict.htm

ここで s は静止摩擦係数、k は動摩擦係数(coefficient of Kinetic/Sliding Friction)で、下記にあげるのは基本的に乾燥した表面のものである。一般に湿潤した表面では摩擦係数は“かなり”小さくなる(摩擦係数が小さい=動きやすい)。これは水が“潤滑剤”になるため。なお、摩擦係数の数値は概して資料により相当のばらつき!があるし、そもそも表面の状態(どの程度滑らかか)によっても大きく変化するので、実際の利用に当たっては、きちんと当該物質の摩擦係数を測定してから、設計したほうが良い。なお、摩擦係数は接触する2つの物質の関係で決まるものであり「何と何」という形で挙げられていない数値は怪しい。

物質1物質2静止(s)動(k)
アルミアルミ1.05-1.351.4
アルミ軟鋼0.610.47
ブレーキ材料鋳鉄0.4
ブレーキ材料鋳鉄(湿)0.2
真鍮鋳鉄 0.3
煉瓦木材0.6
青銅鋳鉄 0.22
青銅
カドミウムカドミウム0.5
カドミウム軟鋼 0.46
鋳鉄鋳鉄1.10.15
鋳鉄 0.49
クロムクロム0.41
鋳鉄1.050.29
1.0
軟鋼0.530.36
0.8
304ステンレス0.230.21
銅鉛合金0.22
ダイヤモンドダイヤモンド0.1
ダイヤモンド金属0.1 -0.15
ガラスガラス0.9 - 1.00.4
ガラス金属0.5 - 0.7
ガラスニッケル0.780.56
グラファイトグラファイト0.1
グラファイト0.1
グラファイト
(真空)
グラファイト
(真空)
0.5 - 0.8
硬カーボン硬カーボン0.16
硬カーボン0.14
1.0
鋳鉄 0.43
1.4
皮革木材0.3 - 0.4
皮革金属(滑)0.6
皮革金属(Wet)0.4
皮革樫(木目に平行)0.610.52
マグネシウムマグネシウム0.6
ニッケルニッケル0.7-1.10.53
ニッケル軟鋼 0.64;
ナイロンナイロン0.15 - 0.25
樫(木目に平行)0.620.48
樫(木目に垂直)0.540.32
プラチナプラチナ1.2
アクリルガラスアクリルガラス0.8
アクリルガラス0.4 - 0.5
ポリスチレンポリスチレン0.5
ポリスチレン0.3-0.35
ポリエチレン0.2
ゴムアスファルト(乾) 0.5-0.8
ゴムアスファルト(湿) 0.25-0.75
ゴムコンクリート(乾) 0.6-0.85
ゴムコンクリート(湿) 0.45-0.75
固体ゴム1.0 - 4.0
サファイアサファイア0.2
1.4
焼結青銅-
アルミ0.45
真鍮0.35
軟鋼真鍮0.510.44
軟鋼鋳鉄 0.23
鋳鉄0.4
銅 鉛 Alloy0.22
硬鋼グラファイト0.21
グラファイト0.1
軟鋼0.950.95
硬鋼ポリエチレン0.2
硬鋼ポリスチレン0.3-0.35
軟鋼軟鋼0.740.57
軟鋼軟鋼-0.62
硬鋼硬鋼0.780.42
亜鉛
(鋼の上に置く)
0.50.45
テフロン0.04
テフロンテフロン0.04
鋳鉄 .32
炭化タングステン炭化タングステン0.2-0.25
炭化タングステン0.4 - 0.6
炭化タングステン0.35
炭化タングステン0.8
木材木材(滑)0.25 - 0.5
木材木材(湿)0.2
木材金属(滑)0.2-0.6
木材金属(湿)0.2
木材煉瓦0.6
木材コンクリート0.62
亜鉛亜鉛0.6
亜鉛鋳鉄0.850.21

(2020-06-13)
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