物理物理学・力学理科

5分で分かる「転がり抵抗」夏と冬どちらが燃費いいの?理系ライターが解説!

よぉ、桜木建二だ。自動車の燃費は季節によって変動するだろうか?おそらくそれは、住んでいる地域によって変わってくると思われる。冬場はスタッドレスタイヤを装着するから、エネルギーロスが増えるのではないか?いや、冬場はエンジンの熱を使って暖房出来るけれど、夏場はクーラーを使って冷やす必要があるからガソリンを多く使うんじゃないか?結論から言うと春と秋が一番燃費が良いと言われている。その理由をタイヤの「転がり抵抗」とともに考えていこう。理系ライターのR175と解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

R175

ライター/R175

関西のとある国立大の理系出身。学生時代は物理が得意で理科の教員免許も持つ。ほぼ全てのジャンルで専門知識がない代わりに初心者に分かりやすい解説を強みとする。

1.転がり抵抗とは

image by iStockphoto

転がり抵抗とは物体が転がるために回転させる力のことです。進行方向逆向きに働くため「抵抗というネーミングになっています。 この記事では主にタイヤの転がり抵抗を扱っていきます。

2.転がる物体に働く力

2.転がる物体に働く力

image by Study-Z編集部

転がっている最中の物体にはどんな力が働いているのでしょうか?

まずは、重力。質量mとすると、下向きにmgの重力(荷重)が発生。次に転がるために必要な力ですね。物体は左回転しているので、それを生み出す起動力が必要になりますね。
さて、タイヤを回転させる力のFrが転がり抵抗という力になります。摩擦力に近いイメージです。転がり抵抗Frは垂直抗力に比例します。摩擦力と似たような形をしていますね。その前についているのが転がり抵抗係数です。

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ものが転がるためには、転がす方向に力が働くはずだな。この、転がす力が転がり抵抗。進行方向とは逆方向きに働き、しかもこの力の大きさは垂直抗力に比例することからまるで「摩擦力」のようだな。

転がり抵抗と摩擦力は共通する点もあるが、異なる点もある。

3.転がり抵抗と摩擦力

転がり抵抗と摩擦力はよく似ているため、共通点と違う点を以下にまとめておきましょう。

転がり抵抗と摩擦力の共通点

共通点は、進行方向逆向きに働く点と力の大きさが垂直抗力に比例する点。重い物体ほど、転がり抵抗および摩擦力が大きくなるのです。

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