コーナリング物理の考察０２　変形と重心の移動

それでは、スプリングのお話に突入します。
ゆくゆくは、具体的な荷重操作の話につなげる、その下地になるはずです。

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荷重って移動するの？
そんな疑問を持って、考えたことがあります。
もしも石ころのような固いひと塊の物質は、傾けても振り回しても荷重が移動するとは思えません。
ですが、この石ころが実は石ころではなく粘土で、ぐにゃっと形を変えたらどうでしょう。形そのものが変われば、重心も移動します。
変形しなければ、重心は移動しません。

それを、自分の体で実験することができます。

まず、まっすぐに立ちます。変化を感じ取りやすくするため、足はできるだけそろえてきをつけの姿勢を取ってください。
そして、どちらか片方の腕を水平に上げてみてください。このときできるだけ、それ以外の動きをしないように気をつけてください。
すると、腕を上げた側に重心が移動します。このことを、足の裏の圧力で感じ取ります。腕を上げた側の足の裏で、圧力が増したのを感じ取れると思います。足の裏に神経集中して実験すると、意外とはっきり感じられます。

これが自動車の場合だったら、たとえば変形して腕が生えるとか、走行中にドアを開けるとか、そういうことをやると重心が移動するという意味です。
パワーショベルやクレーン車だと、これがリアルに起こります。クレーン車が横転する事故というのが、重心が移動した結果です。最近のクレーン車は重心位置をコンピュータ管理していて、そう簡単には横転しないはずなんですけど。
でも、コーナリング中にドアを開けるとか、無理ですよね。バイクやサイドカーならいざしらず。

でも、自動車には形が変わる部分があります。
サスペンションです。伸び縮みする動きは、変形です。

これも自分の体で実験できます。
両足を肩幅に開いてまっすぐに立ちます。
そのまま、できるだけ他の動作はしないように注意しながら、どちらかのひざを曲げます。
すると、曲げた側の足の裏に圧力がかかるのを感じ取れます。
サスペンションが縮むと、縮んだ場所のタイヤに荷重がかかります。

これをもっと具体的にイメージしていきます。
バネ量りは、おもりを乗せてない状態では針が０を指しています。
ここに１ｋｇのおもりを乗せると、バネは１ｋｇ分だけ縮み、針は１ｋｇを指します。
で、おもりを乗せる代わりに、手のひらで１ｋｇになるまで台を押し下げてみます。すると、手のひらがはかりを押し下げている力は１ｋｇ、このときはかりが手のひらに押し返している力も１ｋｇです。
もしもこの２倍の長さを押し下げると、どうなるでしょう。針は２ｋｇを指すでしょう。もちろんこのとき、手のひらに感じる圧力は２ｋｇです。つまり、バネの縮み量と手のひらに感じる圧力は比例します。
実際はバネの特性によって正比例しないこともありますが、バネの縮み量とそこにかかっている荷重には比例に近い関連性があるんです。

つまり、サスペンションの縮み量とタイヤの接地面にかかる圧力には比例関係があります。
サスペンションが縮んでいる場所に、荷重していることになるんです。