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樹脂摩擦溶着のエネルギー求め方と機械選びのポイント
- 樹脂同士を摩擦熱で溶着する振動溶着機の導入を検討していますが、適切な機械を選ぶことができません。
- 溶着に必要なエネルギーの求め方は溶かす体積×比重×比熱×（融点-室温）です。
- 摩擦で発生する熱と溶着に必要なエネルギーは同じであり、圧力と振幅には相関関係があります。
- 溶接・組立技術
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こんばんは。 物理学科の３年生です。 摩擦力について自分なりに考察してみました。 摩擦力は床と物体の相互作用によるものとすると、 (1)当然物体の摩擦力の大きさは底面積に依る (2)物体が重ければそれだけ摩擦力は大きく経験事実から、摩擦力の大きさは重力の大きさも依る つまり摩擦力Ｆは底面積Ｓと物体から受ける力Ｎを含む形で書ける。 なんとなく比例しそうなので Ｆ＝ある定数×Ｓ×Ｎ 実験においてＦ，Ｓ，Ｎは決められるので摩擦係数は決められる。 こんな風に考えているのですが、なにかおかしな点はありますか？ 比例するかどうかなんて全くわかりませんが・・。 高校生が習う物理では、質点ｍの物体に働く摩擦力は Ｆ＝μmg…（☆） ですが、 そもそも面積を持たない物体にかかる摩擦力を考えている点でおかしいですし、 仮に（☆）のように書くことにしたとしても、摩擦係数はどのように決めているのでしょうか？ はしみたいに面積がちいさい物体に対する定数を摩擦係数と読んでいるのでしょうか。 よかったらアドバイスをお願いします。
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解き方が分からなく、困っています。 質点をバネの一端に固定し、もう一端は壁に固定させ、静止摩擦係数μ、動摩擦係数μoの床上で、ｔ=0の時、x=x0、v=0で振動させます。 （自然長をｘ＝０として、バネが伸びる方向を正方向と定めます。） ・このような運動で、質点が動き始めてからバネがn回伸縮した後にx=0で静止する条件を求めよ(バネが縮み始めてから制止し、次に伸びが最大になるまでの動きを一回の伸縮とする)。 という問題があるのですが、この求め方が分かりません。 運動方程式を解いていき、n回目の振動における位置を求めたところ計算が間違えてなければ 左→右：x=(x0-((4n-3)m/μg))cosωｔ+(m/k)μg 右→左：x=(x0-((4n-1)m/μg))cosωｔ-(m/k)μg （ω=√(k/m)） となることはわかりました。 しかし、この後どうすればいいのかが分かりません。 とりあえずｘに0を代入することを考えたのですが、どちらの式に代入するのか、何について解けばいいのかが分からず・・・。 どなたかご回答お願いいたします。
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物理の摩擦の問題なのですが、 [問題文] 水平なあらい面に質量m[kg]の物体を置き、水平右方向に力Ｆ0[N]を加える。 力Ｆ0[N]を徐々に大きくしていくと、力Ｆ1[N]で物体が滑り出し、Ｆ2[N]で物体は等速になる。 とあるのですが、こういう現象はあり得るのでしょうか。 まず上の文章からＦ0＜Ｆ1＜Ｆ2と仮定する。 m=20kg、重力加速度ｇ＝9.8m/s^2、静止摩擦係数μ＝0.9、動摩擦係数μ’＝0.8とすると、 Ｆ1で物体は滑り出すので、滑り出す直前の力をＦ1’(Ｆ0＜Ｆ1’＜Ｆ1＜Ｆ2)とすると 最大静止摩擦力＝Ｆ1’＝μｍｇ＝0.9*20*9.8＝176.4[N] また、Ｆ2は動摩擦力とつりあっているので Ｆ2＝μ’ｍｇ＝0.8*20*9.8＝156.8[N] Ｆ0＜Ｆ1’＜Ｆ1＜Ｆ2にならないといけないのに、数値を入れるとＦ1’＞Ｆ2となってしまうので矛盾する。 ということは仮定が間違っていたことになって、物体が滑り出した後も力を増やし続けると、物体は等速になることはないのでしょうか？
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お礼
ご回答ありがとうございます。 今回導入を検討しているのは超音波溶着機ではなく、大型のワークが溶着できる振動溶着機になります。 超音波溶着では最大振幅30マイクロメートル位ですが、この機械は1.8ミリ位になります。 樹脂製品の溶着を検討しているのですが材質が一種類に絞りきれていないため、 上記のような計算式で計算すれば現在候補に挙げている材料全てに使用可能な機械が あるのか分かるのではないかと思い、計算してみました。 メーカーに問い合わせたところ、実際に試験してみなければ全く分からないとのことでした。 何とか計算式で傾向だけでもつかめればと思うのですが…。
補足
説明を忘れてしまいましたが、振動溶着機は下側のワークを固定し、ワークを当てて水平方向に振動させます。