タイヤの摩擦も同じなの？

「タイヤ空気圧チェックしてます？」の続きです。

空気圧が低過ぎるとタイヤは潰れ気味、接地面積が増え転がり抵抗は増して燃費悪化、ヨレて踏ん張り効かず性能低下や偏摩耗で寿命劣化。逆に高過ぎると乗り心地悪化、燃費有利だけど接地面積が減ってスリッピー、やはり偏摩耗で寿命劣化。これらは経験的にご存知でしょう。同じタイヤ・荷重でも形状と接地面積は異なり特性が変わることを。


ところで中学〜高校の理科で習う摩擦。押しても動かないのは物体と床の間に摩擦力が働くから。斜面から滑り落ちないのは摩擦力が釣り合うから。物体が動くのは押す力や斜面の角度が増して静止摩擦力を上回る時。


　　* 初出で図に間違いがあったので差し替えました。


理科で習うクーロンの摩擦法則では、摩擦係数μは定数（物質で決まる）、摩擦力は垂直抗力Nに比例、移動速度には無関係、接触面積の大小には無関係と実にシンプルです。

でも、タイヤの摩擦もこれと同じでいいの？ 先に述べた経験的事実に反しませんか。

結論から言うと、タイヤの摩擦にクーロンの摩擦法則は当てはまらない。理由はタイヤがゴム製なので変形して滑りと粘着が同時並行するから。理科で習う摩擦は平滑な剛体（金属やガラス）での話。理想的な法則で現実世界では成立しないことがしばしば。
だからタイヤグリップの話にクーロンの摩擦法則を持ち出すのはどうにも筋が悪い。

タイヤグリップの解説記事に F=μW とあったりしますが、摩擦係数μは単純な定数じゃないし（路面とタイヤ特性、速度に依存）、μは荷重Wにも依存して、単純な比例関係にはない。解説側はそれを承知でも読み手が承知とは限らない。摩擦係数μが大きければ、荷重Wが大きければ、摩擦力は大きくなるねーくらいの意味。

でも道路にまつわる話に路面μの値、乾いたアスファルトは0.8、濡れると0.4、凍結路は0.1とか、定数が紹介されます。これは如何に。実はこれらの摩擦係数は測定条件を定めてます。試験輪タイヤの規格、速度、荷重など測定条件を一定にして、路面ごとの違いを摩擦係数として測定します。具体的に高速道路での測定方法を紹介してる記事がありました。


ちなみにクーロンは人名ですが、同一人物の超有名なクーロンの法則があります。こちらは荷電粒子間の電磁気力の基本法則なので、摩擦の話でごっちゃにすると、接触面のミクロな電磁気力のこと？ と惑わせて二重に頓珍漢になるのでご注意を。(^｡^)