タイヤ

質問

昨日タイヤについて質問し、回答いただいたのですが、接地面積のちがいのせいと回答いただき理解したのですが、接地面積が同じと仮定した場合はどうなのでしょうか？教えてください。

回答No.4

tawashi8

基本的には接地面積が同じなら痛さはどれも同じです。ただし、接地面積だけでは受ける力（圧力）や痛さを一概に説明できない場合があります。

洗濯物で干しているTシャツにパンチした時と壁にパンチした時ではどちらが痛いですか？拳の形はきっと一緒で接地面積も一緒なはずですが、壁にパンチした時の方が痛いですよね。何故かというと壁は殆ど変形しないので、パンチした時の衝撃（撃力とも言います）がもの凄く微小な時間内でモロに拳の方にも伝わるからです。一方、ぶら下がったTシャツ等にパンチするとTシャツが拳の形に柔軟に変形し、さらにそのまま拳と一緒に動くので、Tシャツが拳から受けた正味の力は小さくなり、手へ跳ね返す抗力も小さくなります。なのでTシャツにパンチしてもさほど痛くありません。

今回は車のタイヤという事ですが、ゴムの代わりにばねを用いて考えます。
板に垂直に立っているばね定数ｋのばねがあり、その上に質量ｍの球を乗せるとします。ばねの質量は無視でき、ばねが横方向に曲がったりせずに鉛直方向だけに運動するものとする。球を乗せて単振動しないようにバネの弾性力と重力が釣り合う位置を探し、その位置が自然長よりｌだけ縮んだ点だったする。その時はｋｌ＝ｍｇが成り立ち、板はｋｌの力を受けます。
また縮みがｘ（ｘ＜ｌ）の時の弾性力はｋｘなので、板が受ける力もｋｘです。ｘ＜ｌよりｋｘ＜ｋｌなので縮んでる最中に板が受ける力は球の重力ｍｇより小さくなります。

空気が入ったタイヤに足を踏まれた場合、タイヤは少し変形するのでその間は足が受ける力は車の重力分より小さくなります。よって痛みは緩和されるという事があるとは思います。それでも足がタイヤに長く踏まれたままの状態であれば、これ以上変形しなくなった時点で車の重力がモロに足に伝わる事になるはずです。また車は重いので瞬時に押しつぶし、タイヤのゴムも丈夫でそんなに柔らかい物でも無いと思うので、そこまで緩和される感じがしないです。

同じ物質でも、お風呂等の水で勢いよく水面を叩く場合とゆっくり手を沈める場合では痛さが違うのと同じように、接触面積だけでなく接触した物体がどれ程の速さで変形してくれるのかにもよります。