車の空気抵抗:摩擦抵抗を理解する
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。