速度と制動に必要な踏力の関係は？

質問

車のブレーキについて教えてください。
ブレーキの容量といいますか、必要踏力についての質問です。
50km/hで走っている車のブレーキをロックさせるために必要な踏力（ブレーキ力）、ディスクブレーキなら挟み付ける力になると思いますが、それと200km/hで走っている車のブレーキをロックさせるために必要な力は同じでしょうか？
タイヤと路面の摩擦力は低速でも高速でも変わらないので、ブレーキに必要な力も同じという事になるのでしょうか、それとも高速で走行中はタイヤやブレーキもものすごい速度で回転している訳ですから、その回転を止めるために必要となる力（踏力、ブレーキ力）もかなり大きくなるのでしょうか？

減速率（Ｇ）は高速からの急ブレーキでも、低速からの急ブレーキでも変わりませんよね。
であれば必要なブレーキ力は一緒なのか？またはやはり高回転で動いているディスクを止めるには大きな力が必要となるのか？
そのあたりが疑問です。

回答No.3

４ 1/2（@1143） · ベストアンサー

ブレーキの行う仕事は、車自体の直線運動の質量と、回転系のＧＤ＾２をひっくるめて考えても全く同じ結論となります。（タイヤの回転は速度に比例していますからね）
　厳密には、ミッションのエンジン側はシフトが何速に入っているかによって、ブレーキの負荷に影響しますが（減速比の二乗に比例する）、そこはエンジンも自分でエンジンブレーキをかけていると言う事で無視しましょう。

お礼

なんとなく理解できました。
制動力は速度とは無関係なのですね。
例えばですが、動摩擦力を測るときにゆっくり引っ張って計っても、スピードを上げて計っても基本的にその値は変わらないということだと理解します。
摩擦が変わらないということは、低速でも高速でも同じ力で静止するこちが出来る。
つまり同じ力でタイヤはロックするということでしょう。
ありがとうございました。

回答No.2

４ 1/2（@1143）

物理的な話で行けば、加速度（今回の場合は現速度）は加える力（今回の場合はブレーキの摩擦力）に比例するだけなので、質問の内容ではエネルギーは関係せず、単に高速の場合と低速の場合でのパッドと、ローターの間の摩擦力と、タイヤと路面の間の摩擦力との勝負となります。
　エネルギーの比較であれば、停止するまでの距離、時間は速度に比例し、ブレーキで熱に変換される運動エネルギーは速度の二乗に比例すると言う評価になります。

補足

ありがとうございます。
貴方の計算には、タイヤの回転質量が入っていますか？
または、回転質量は全体のエネルギーに比べ無視できるくらいに小さいでしょうか？
または、回転質量は関係しませんか？

回答No.1

４ 1/2（@1143）

経験からいえば（もちろんサーキットでの話です）あまり変りません。
　理論的には、発熱によるブレーキのμの低下と、ロックさせる（最近の車ではＡＢＳが作動し始める）と言う事では、車体の空力特性が関係すると思いますが。

補足

ありがとうございます。
あまり変わりませんか？そうですか。
仮にタイヤが浮いている（つまり台などに乗っているような実験風景を思ってください）
このような場合はタイヤの回転数がまるで違うのですから、回転している質量が違うということで、回転を止めるために必要なエネルギーも全然違いますよね。
なので違わないことは無いと思うのですが、タイヤの摩擦係数が同じであれば、高速で移動している車自身の質量エネルギーは関係なく、違うのはタイヤの回転エネルギーだけなのでしょうかね。
詳しい計算方法はわかりませんが、、、、。