車輪について

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2023/11/19 21:19

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先月の釜山旅行の始めから足車の後輪が変な音を出していました。夜ホテルで調べると後輪がぐらぐら

ゆるんでいます。どうやらball bearingが緩んでいると見えました。旅行の間何とか持ちこたえてくれ

ました。帰宅してから後輪を外すとばらばらと小さな玉が落ちました。地面に落ちたものは見つけるの

も困難な小ささです。

こんなにちゃちなものでも何年かよく働いてくれました。

同じ物が無いので代わりにball bearing無しの車輪をつけて使っています。後輪にはあまり荷重がかか

らないのにやはりball bearingの車輪より多少重く感じます。

そこで車輪について考えて見ました。

古代人は重いものを運ぶには丸太などのコロを用いました。滑り摩擦に比べて転がり摩擦は遥かに小さ

いのには誰でもすぐに気がつきます。コロの欠点は車体の後ろから前にしょっちゅう丸太を据えかえる

手間がかかる事です。

次に古代人は車輪を発明しました。コロを据え代える手間は要りませんがその代わり車軸の所は滑り摩

擦です。それでも明らかに重量物を引きずるよりも遥かに楽に運べます。

それは何故か。

数日考えて何とか答えがでました。車輪の内径をr,外径をRとします。今車輪が小さな角θだけ回転し

たとすると荷重がかかる車軸は内径をr.θだけ滑ります。この時外径はR.θだけ地面の上を進みます。

従ってR/r倍だけの移動効果がある。

実際には車軸の進む距離は車輪が進む距離と同じであるから重量物を引きずるよりもr/R倍の小さな力

で引く事ができる。車輪はエネルギーをr/R倍に節約できる運搬機構である。

車輪は機械工学の基礎的なものだと思いますが、市の図書館に行っても車輪の詳細な解説のある本には

出会えませんでした。どなたか車輪に詳しい方があれば教えて下さい。

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+ 市吉修

+ 二十一世紀を楽しく生きよう会

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