子供のための物理学

摩擦

摩擦とは、ある物体が別の物体とこすれ合うときの運動の抵抗のことです。 2つの物体がこすれ合うと、いつでも摩擦が発生します。 摩擦は運動に反対して、反対方向に働きます。

摩擦とエネルギー

ある物体が他の物体の上を滑ると、摩擦によって速度が落ち、エネルギーが失われます。 しかし、エネルギーは消えるのではなく、移動エネルギー（運動エネルギーともいう）から熱エネルギーに変わります。 寒いときに手をこすり合わせるのは、この摩擦によって熱が発生するためです。

摩擦による力Fはブロックを押し返す。

摩擦を防ぐ

例えば、ボールや車輪は、摩擦を減らすために転がります。 また、グリースやオイルなどの潤滑剤も、摩擦を減らすのに有効です。 機械やエンジンは、摩擦や摩耗を減らすためにグリースやオイルを使って、より長く使えるようにします。

また、摩擦を減らす方法として、接触する素材の種類を変えるという方法もある。 例えば、氷と鉄の接触は、コンクリート上のゴムよりも摩擦が少ない。 氷上でアイススケートが簡単に滑り、歩道でゴム靴を履いても滑らないのはこのためだ。 こうした素材の違いは、「摩擦係数」と呼ばれるもので、「摩擦係数が低い」「摩擦係数が高い」「摩擦係数が低い」の順に摩擦が小さくなる。

摩擦を利用する

摩擦は、車のブレーキ、歩くとき、坂道を登るとき、火をおこすとき、スキーで坂道を降りるときなど、私たちの生活に大きく役立っているのです。

摩擦の実験

表面は種類によって摩擦の大きさが異なります。 また、滑らかな素材もあります。 表面が異なる3つの平らなものを用意し、トレイの片方に乗せてゆっくりと持ち上げてみましょう。 摩擦が少ないものから順に滑りはじめます。

摩擦の総量に影響を与える主な要因は、1）表面の粗さ（または「摩擦係数」）、2）2つの物体間の力、の2つです。 この例では、物体の重さとトレイの角度を組み合わせることで、2つの物体間の力が変わります。 いろいろな物体を使って、これらの2つの要因で摩擦がどう変わるかを見てみてください。

摩擦の種類

• ドライフリクション - 乾式摩擦とは、固体同士が接触して起こる摩擦のことで、動いていない場合は静止摩擦、動いている場合は動摩擦、または滑り摩擦と呼ばれる。
• 流体摩擦 - 流体摩擦とは、流体や空気を巻き込む摩擦のことで、飛行機の空気抵抗や船の水の抵抗が流体摩擦にあたります。
• 転がり摩擦 - 転がり摩擦は、ボールや車輪のように丸い面がある面の上を転がるときに発生します。

• 車輪は転がり、摩擦を減らすのに優れていますが、摩擦がなければ機能しません。
• 摩擦がないと、立っているだけで本当に大変なんです。
• 摩擦は静電気を発生させます。
• 2つの面が硬く押しつけられると、摩擦に打ち勝って滑らせるために必要な力が大きくなります。
• 流体摩擦は、巨大な滑り台をスムーズに速く滑るために、ウォーターパークで多く使われています。

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