ハル さんの書込 (2006/01/16(Mon) 00:27)

はじめまして，ハルと申します． 学生ではないのですが，質問してもよろしいでしょうか？ 社会人です． ですが，学生時代は物理がとても苦手でした． 個人的に思ったことなのですが， 「雪がふったばかりの踏み固められていない道はなぜ歩きにくいのか？」 「新雪の上に立つと，なぜ体が雪に埋もれるのか？ と疑問に思ったのです． そして，同時に， 「乾いた砂の上（砂場や砂浜など）は，なぜ歩きにくいのか？」 「乾いた砂の上に立つと，何故足が砂に沈むのか？」 と疑問に思ったのです． 複数の質問になっていて，申し訳ありません． 自分でも調べてみたのですが，おそらく摩擦力の関係かと思うのです． 摩擦力が大きいので，新雪の上も，砂の上も歩きにくいかと思ったのですが，雪はスベスベしていて，砂はザラザラしています． そう考えますと，同じ摩擦力の関係とも思えなくなり，わからなくなってしまいました． 非常にレベルの低い疑問で申し訳ありません． できれば，わかりやすく教えていただけないでしょうか？ よろしくお願いします． ですが，もし，こちらの掲示板にそぐわない内容でしたら，削除してくださってかまいません．

やかん さんのレス (2006/01/17(Tue) 12:18)

ハルさん，はじめまして．面白い話題ですね．私はきちんとした説明はできないのですが，もしかして新雪も，乾いた砂も，比較的弱い力で形が変わりやすいから，足を乗せて踏ん張った時の足が受ける反作用の力が一定でないと言うか，踏み出す時の位置が異なってしまうからというか，それが硬い歩道を歩いている条件と違うので，いつもより歩きづらい，という感覚になるんでしょうか？違ってたらすみません (^^;

ハル さんのレス (2006/01/19(Thu) 20:53)

こんにちは，ハルです． お返事，ありがとうございます． そうか，作用・反作用の関係なのですね． 板などの硬いものだと，反作用の力が安定するけれども，雪や砂などの柔らかいものでは，安定しない． なるほど． 雪道をキャタピラで走るのも，この関係と考えてもいいのでしょうか？ キャタピラとは，つまり，常に地面に戸板をあてている状態で走っているので，悪路も，すいすいと走れるのですよね． この疑問を調べていくうちに，接地圧という言葉も聞いたのですが，そちらとは関係があるのでしょうか． 全質量を接地面積で除した平均圧力のことで，車などの運動性能のことらしいのですが． 接地圧が大きくなると，キャタピラの摩擦係数は減少し，摩擦係数は，路面（舗装道路，砂，雪など）とキャタピラ材質（鉄など）の組み合わせによって変化するようなのですが，これと，作用・反作用の関係は，どうなるのでしょうか？ 再び，変な質問をしてしまい，申し訳ありません．

Joh さんのレス (2006/01/20(Fri) 00:51)

私もよくわかりませんが，作用・反作用が安定しない，というのはあまり正しくないのではないか，と思います．力がかかる部分にはどういう向きだろうと常に必ず反作用が発生し，反作用自体は安定とか，そういう問題ではないように思います．

歩きにくいのは，砂や雪が，足から力を受けると変形してしまうからでしょう．(なんとなく，反作用が安定しない，と言いたい気持ちはわかるのですが，そのように変形しようとも，反作用は常にかけた力と正対する方向にかかるのです．)

仮に，雪や砂ではなく，水のような完全な流体だとしたら，その上を歩くことは全く不可能です．新雪や細かい砂は非常にやわらかいので，最初は流体のように，抵抗なく変形するので，固い雪よりも歩きにくいのだと思います．もちろん，ある程度変形すると，踏み固められて急に固くなるのだと思います．砂や雪は，粉粒体といって，流体のように自由に変形したり，非常に固くなったり，という中間的な性質を示すものです．（雪崩が急に起こったり，砂時計がくびれ部分の直径に応じてサラサラと流れたり詰まったりするのは，粉粒体の特性によるものです．）

私もよくわかりませんが，そんなことに関係があるんじゃないかな，と思いました．

力 さんのレス (2006/01/20(Fri) 02:51)

雪国で暮らしております． 反作用が得られず（表現正しい？）歩きにくいというのは，摩擦が少ないからということなんですよねー？ なぜ摩擦が少ないというかといえば，たとえば油を塗った板の上を歩くのは摩擦が少なくなってつるつるすべる． 新雪の場合，油と違って厚みがあるのですが，雪が移動するからぬかに釘，暖簾に腕押し，という状態ですね．靴と雪，雪と地面の摩擦が適度にあっても，雪同士に摩擦が少ないということでしょうか． こちらは始終雪が降っていますので，まれに降る地方とは歩きにくいという感覚は違うかもしれない． まれに降る地方の雪は，たぶんに水を含んだ状態で，余計に歩きにくいのではなかろうかと思います．雪と同じくらいの厚みを持った水を踏んでも水が押しのかれて，地面に足が接するけど，水がある程度雪によって弾力性を持った感じで，路面とは接しないし，滑りやすい． 歩きにくい雪はほかにもあって，一度溶けかけた雪が夜にまた凍り，ザラメのような形に変化して，ある程度厚みを持っている状態，これは歩きにくい． 内容が物理的ではないですね．すいません．

キャタピラに関しては，足の平を常に水平にして歩いてるような感じでしょうか？油を引いた床も，このほうが安定して歩けます．変な話，這えばもっとよく歩ける？ キャタピラが有利なのは，設置面積が広いので車輪が埋まらないということですねー，かんじきと一緒？

崎間 さんのレス (2006/01/20(Fri) 07:44)

雪や砂を変形させるのに余分なエネルギーを使ってしまうから，そういうところを歩くのは大変ですよね．僕も数回，かんじきを装備してちょっとした雪山に登りましたが，新雪を先頭で歩くとものすごく疲れます．パーティーの後ろに行けば行くほど楽なのですが，順々に先頭を交代するのでいつか順番が回ってきます（あれ，話がそれちゃいました）．

やかん さんのレス (2006/01/20(Fri) 17:40)

＞作用・反作用が安定しない，というのはあまり正しくないのではないか，と思います．

すみません・・・． (^^;

私の表現，

＞足を乗せて踏ん張った時の足が受ける反作用の力が一定でないと言うか

が，かなりいい加減でした・・・．反作用は常に作用と逆向きで，新雪や砂の場合，足をついて踏ん張る力の上昇に見合って新雪・砂の抗力が上がっていき，あがらなくなった時点で，変形，そして最大に踏ん張った力と同じ値の抗力がおきる場所まで，ズブズブと沈む，の方がいいでしょうか？ :)

キャタピラが新雪走りやすいのは，接地面積が大きくて，単位面積当たりの力（圧力）が小さくてやはりお話に出ているごとく”かんじき”の原理なんでしょうね．抵抗ならむしろ接地面積が小さい方がいいのかな．やっぱ，氷はスパイク，新雪は”かんじき”ですかね．逆やると大変ですね (^^;

物理初心者 さんのレス (2006/01/20(Fri) 18:50)

はじめまして，まだまだ物理勉強中の者です．<（__*）>ぺコリ ちょっとスレッドに則した具体例を思い出して書き込みたくなったので書き込ませていただきます．

ラクダは足の面積が広いので砂漠で体が沈まないという話を小さい頃に聞いた覚えがあります． ・・・まあ，これだけですけどね．

これからこのサイトを色々と利用させてもらうことになると思いますので， ☆ヽ(▽⌒)よろしく♪

やかん さんのレス (2006/01/20(Fri) 21:39)

物理初心者さん，はじめまして．

＞ラクダは足の面積が広いので砂漠で体が沈まないという話を小さい頃に聞いた覚えがあります．

うわあ，そうなんですか！ここの掲示板は物理だけでなく生物の知識も増えますね :)

ハル さんのレス (2006/01/21(Sat) 23:55)

こんにちは，質問者のハルです． わああ，こんなにいっぱい答えていただいて，ありがとうございます． ザラザラ雪（ザラメのような雪）は，私も雪国の住人なのですが，新雪よりも，本当に歩きにくいですよね．おまけに靴に水がしみこみやすいですし．雪国の人間として，この説明嬉しかったです． ラクダの足のことは，はじめて知りました． そうか，それで，砂漠の移動はラクダがよいのですね．砂漠に適しているのは，コブの栄養分だけではなかったのですね． すごく勉強になりました．

「雪がふったばかりの踏み固められていない道はなぜ歩きにくいのか？」 「乾いた砂の上（砂場や砂浜など）は，なぜ歩きにくいのか？」は， 雪や砂は流動体であるため，変形する． そのため，足を動かすなど，物体を動かす場合，摩擦抗力が大きくなるため，歩きにくくなるということでいいでしょうか？ 新雪がサラサラしていて，砂がザラザラしているということよりも，同じように「変形する」ということがポイントで． そして，キャタピラは，いうなれば，「かんじき」の原理なのですね． 「かんじき」を履くことで，圧力が分散し，足が沈まなくなる．えっと，たぶん中学生の頃習った「圧力は面積が小さいほど大きくなる」ということの反対ですよね． 「スキー」もそうですよね．

本当に，私ごときのために，質問に答えてくださり，ありがとうございました． 自分で疑問が解けずに，本当に困っていたのです． また，このような小学生のなぜなにのような質問をすることがあるかもしれませんが，そのときも，できれば，広い心でこたえてやってくださると，助かります． お世話になりました．