A study on friction of snow for skiing by using dielectric properties

• Project/Area Number: 16K01656
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Sports science
• Research Institution: Komatsu University (2018); Kanazawa University (2016-2017)
• Principal Investigator: Kagawa Hiroyuki 公立小松大学, 生産システム科学部, 教授 (40251938)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: スポーツ工学 / スキー / 雪 / 摩擦 / 真実接触 / 誘電特性 / 評価法 / 融解水 / 雪氷 / 誘電率

Outline of Final Research Achievements

The experiments of this study have been conducted at Shinjo cryospheric environment laboratory, Sugadaira space radio observatory, and so on. In this study new evaluating method of real contact area has been experimentally developed by using different dielectric properties of water, snow particle, and air. The relationship between the static friction coefficient and the real contact area was shown to be roughly proportional in our experiment. And it has been found that melted water increased friction force by continuous sliding test of a doughnut-shape plate on snow surface.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スキーなどウインタースポーツ用具の開発に欠かせない、雪や氷が良く滑る原因の説明には諸説ある。これらについて検証するためには、スキーと雪面の真実接触面積、滑走時の摩擦熱により発生する融解水がいつどのような条件で生じるのか等について把握する必要がある。本研究では、櫛型電極で誘電特性を測定することで、真実接触面積の大きさや融解水の存在を評価できる新しい方法を開発した。また、本実験の範囲では、真実接触面積と静摩擦係数がほぼ比例することや、連続摺動により融解水が生じると摩擦係数が増加することなどを示した。

Research Products

• [Presentation] くし型電極を用いた真実接触面積評価の試み (2018)
  • Author(s): 大榮浩之、香川博之、仁木國雄、阿部修、安達聖
  • Organizer: 日本機械学会 シンポジウム：スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2018（京都）
• [Presentation] 連続摺動による雪面摩擦抵抗の変化 (2017)
  • Author(s): 坂永紘康、橋本祐人、香川博之、仁木國雄、阿部修
  • Organizer: 日本機械学会北陸信越支部第54期総会・講演会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2017-03-09
• [Presentation] 雪面硬度試験における接触圧 (2017)
  • Author(s): 橋本祐人、坂永紘康、香川博之、仁木國雄、阿部修
  • Organizer: 日本機械学会北陸信越支部第54期総会・講演会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2017-03-09
• [Presentation] 静摩擦力に着目した雪表面の摩擦発生メカニズムに関する検討 (2017)
  • Author(s): 坂永紘康、大榮浩之、香川博之、仁木國雄、阿部修
  • Organizer: 日本機械学会シンポジウム：スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017講演論文集
• [Presentation] 誘電特性を利用した雪面真実接触面積評価の試み (2017)
  • Author(s): 大榮浩之、坂永紘康、香川博之、仁木國雄、阿部修
  • Organizer: 日本機械学会シンポジウム：スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017講演論文集
• [Presentation] A fundamental study on deformation behavior of ski and snow surface (2016)
  • Author(s): Y.Hashimoto, H.Sakanaga, H.Kagawa, T.Yoneyama, K.Nikki, O.Abe
  • Organizer: 7th International Congress on Science and Skiing
  • Place of Presentation: St. Christoph （Austria）
  • Year and Date: 2016-12-10
  • Int'l Joint Research