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水平な面を滑らせるときの力

技術計算（試験公開）

図の条件を確認し、入力例と結果を順番に見ていきましょう。数値を変更する操作は計算画面で行います。

1. 図で、何を調べるか確認する

荷物を水平な面の上で滑らせる例です。車輪の転がり抵抗とは違います。

青は入力、赤橙は結果です。図は以下の固定の入力例を説明する模式図です。寸法や変形の比率を実物どおりに再現したものではありません。

2. 入力する値の例

移動する質量 m 何を入力する？対象物の質量です。必要に応じて一緒に動く治具や荷物も含めます。kgは質量、Nは力で、同じ量ではありません。	100 kg
進行方向の勾配 θ（下りは負）何を入力する？入力名の記号を図と照らし合わせ、対象の寸法・仕様・運転条件を確認します。例の数値は、自分の条件に置き換えます。	0 °
動摩擦係数 μk 何を入力する？接触面の摩擦力を、面に垂直な力に対する比で表す無次元の値です。μ=0.1なら、垂直荷重100 Nに対して摩擦力は10 Nという計算です。静摩擦は動き始め、動摩擦は滑っている間の値です。材質名だけでは決まらず、潤滑・表面・速度・温度・シール抵抗などを確認します。表の比較値を材質の標準値として使わず、製品資料か実測の抵抗力÷垂直荷重で決めます。転がり案内の値を滑り面へ流用しません。数値は接触・潤滑・温度などの条件に合わせて決めます。この表の初期値は入力例です。	0.1
静摩擦係数 μs（始動用）何を入力する？接触面の摩擦力を、面に垂直な力に対する比で表す無次元の値です。μ=0.1なら、垂直荷重100 Nに対して摩擦力は10 Nという計算です。静摩擦は動き始め、動摩擦は滑っている間の値です。材質名だけでは決まらず、潤滑・表面・速度・温度・シール抵抗などを確認します。表の比較値を材質の標準値として使わず、製品資料か実測の抵抗力÷垂直荷重で決めます。転がり案内の値を滑り面へ流用しません。数値は接触・潤滑・温度などの条件に合わせて決めます。この表の初期値は入力例です。	0.15
進行方向の加速度 a（減速は負）何を入力する？単位時間で速さがどれだけ変わるかです。進行方向に加速する向きと、減速する向きの符号を確認します。	0.2 m/s²
進行速度 v 何を入力する？ 1秒などの時間に進む距離です。開始・終了・一定速度のどれを入力するか、欄の名前を確認します。	0.5 m/s
駆動系の効率 η 何を入力する？入力のうち目的の出力に使える割合です。η=80%は0.8で、損失が20%という意味です。この計算では入力する単位が%かfractionかも確認します。一律の推奨効率はありません。機器の負荷・速度・温度に対応する効率曲線や実測値を使います。複数機器をまとめる場合は同じ出力境界でηtotal=η1×η2…とし、既に総合値に含まれる損失を二重に掛けません。数値は接触・潤滑・温度などの条件に合わせて決めます。この表の初期値は入力例です。	80 %
駆動輪・ドラムの半径 r 何を入力する？図の記号が示す部分の寸法を入力します。半径と直径、内径と外径、部材全長と支持間隔を区別します。	50 mm

固定の説明例です。係数・物性値・比較基準は推奨条件ではありません。自分の条件は計算画面で入力します。

3. この例の計算結果

走行中の必要駆動力 F（負は制動）: 118.067 N
正方向へ動き始めるための力（加速分なし）: 147.1 N
正方向駆動の必要入力動力: 73.7916 W

走行中は動摩擦、動き始める境界は静摩擦を使います。始動の値に加速分は含まれません。車輪の転がり抵抗を、滑り摩擦の欄に入れる計算ではありません。

4. どの式で求めている？

N = mg cosθ, F = ma + mg sinθ + μk N, Fstart = max(0, mg sinθ + μs N), Pdrive = Fv/η (F≥0), Pbrake = −Fv (F<0), Twheel = Fr

表の単位のまま式へ代入できるとは限りません。計算画面では、選んだ単位を内部の基準単位へ換算して計算しています。

この計算で扱う条件・含まれないもの

直線上を正方向へ走行し、駆動力は路面と平行に作用するモデルです。勾配は角度・rad・%を切り替えられます（5%は5°ではありません）。μは接触条件に合わせて入力し、このモデルではμs≥μkです。始動欄は静摩擦の境界で、加速分は含みません。走行中は動摩擦を使用します。駆動力が負なら正方向へ進むために制動が必要です。制動の回生効率は扱いません。車輪の転がり抵抗・空気抵抗・回転慣性・伝達比は別途。トルクは駆動輪での値で、モーター軸ではありません。

自分の条件を入力する →

「この入力例を計算で試す」は例の数値を読み込みます。「自分の条件を入力する」は計算画面を通常どおり開きます。