流体力学

車は道を走る時、様々な抵抗を受けますが、その一つに摩擦抵抗があります。摩擦抵抗とは、読んで字のごとく、車が空気の中を進む時に、車体と空気との間で生じるまさつによって起こる抵抗のことです。まるで水の中を進むように、空気の中を進む車にも抵抗が働くのです。 空気は目には見えませんが、粘り気、すなわち粘度を持っています。そのため、車が空気の中を進むと、車体の表面に沿って空気が流れますが、その流れ方は均一ではありません。車体に接している空気は、車体にくっつくようにほとんど動きませんが、車体から離れるほど空気の流れは速くなります。ちょうど、川の流れの速さが、川底に近いほど遅く、水面に近いほど速いようなイメージです。 この空気の流れの速度差によって、空気の粘り気が抵抗を生みます。くっついて動かない空気と、速く流れる空気の間に、引っ張り合う力が生まれるのです。これが摩擦抵抗の正体です。摩擦抵抗は、車体の形や、表面のざらつき具合、空気の粘度、そして車の速度によって変わります。 例えば、表面がなめらかで、流線型の車は、空気の流れがスムーズなので、摩擦抵抗を小さくすることができます。反対に、表面がざらざらしていたり、複雑な形の車では、空気の流れが乱れて、摩擦抵抗が大きくなります。まるで、水の中を泳ぐ時に、抵抗の少ない流線型の体をしている魚と、抵抗の大きい四角い箱を比較するようなものです。 空気の粘度は温度によっても変わります。気温が高いほど空気の粘度は小さくなり、摩擦抵抗も小さくなります。また、当然のことながら、車の速度が速いほど、空気との速度差が大きくなるため、摩擦抵抗も大きくなります。これは、速く走るほど風の抵抗を強く感じるのと同じです。摩擦抵抗を減らすことは、燃費向上に繋がるため、自動車メーカーは様々な工夫を凝らしています。

車は道路を走る時、空気の中を突き進むことになります。まるで水の中を進む船のように、空気という見えない流体をかき分けて進むわけです。この時、車の表面と空気の間で、動きを邪魔する力が生まれます。これが摩擦抵抗です。空気にも粘り気があるため、粘性抵抗とも呼ばれます。 空気は目には見えませんが、確かにそこに存在する物質です。そして、水のように粘り気を持ちます。そのため、車が空気の中を進むと、車の表面に沿って空気が流れようとします。この空気の流れと車の表面との間で摩擦が生じるのです。ちょうど、手に蜜を塗って物を握ると、滑りにくく感じるのと同じです。蜜の粘り気が摩擦を生み、動きを邪魔しているのです。空気もこれと同じように、目には見えないものの、粘り気によって車の表面に摩擦を生じさせています。 この摩擦の大きさは、車の表面積が大きいほど、また、車の速度が速いほど大きくなります。大きな板を水中で早く動かそうとすれば、それだけ大きな抵抗を感じるはずです。車と空気の関係もこれと同じです。ですから、燃費を良くするために、自動車を作る会社は、空気抵抗を減らすための様々な工夫をしています。例えば、車の形を滑らかにしたり、表面をツルツルにしたりすることで、空気との摩擦を減らし、より少ない力で車を走らせることができるように工夫しているのです。車の形が、時代と共に変化してきたのは、見た目だけでなく、このような理由もあるのです。