雪崩、アイス・ブラスト、氷天体衝突における雪氷の衝突摩擦メカニズムと構造変化

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10490003
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 前野 紀一 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50001657)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉山 弘 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70002938) ; 西村 浩一 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (10180639) ; 水野 悠紀子 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (10002461) ; 竹井 巌 北陸大学, 薬学部, 講師 (70247477)
• Keywords: 雪崩 / アイスブラスト / 氷天体 / 衝突摩擦 / クラック / 雪 / 氷 / 衝撃波

Research Abstract

本年度は氷の衝突時の重要な素過程の一つである摩擦に重点を置いて研究が進められた。氷同士の摩擦における垂直応力依存性を明かにするために、回転式摩擦測定機を使って実験が行われた。速度は0.001-0.1m/sの範囲の3点、温度は-0.6--20℃の範囲の4点、垂直応力は1-20kPaの範囲の11点で行った測定の結果、摩擦応力と垂直応力の間には明瞭な線形関係が見出され、クーロン摩擦係数と付着力が求められた。クーロン摩擦係数は低速ほど大きい値を示し、温度依存性には-5℃付近に極小値が確認された。付着力は100Paのオーダーの小さい値で、絶対値は高速ほどまた低温ほど大きい。氷摩擦係数の垂直応力依存性はクーロン摩擦係数と付着力の存在とその垂直応力依存性によって解釈することができた。しかし、付着力発生の物理メカニズムは現在のところ明らかではない。
氷金属間の摩擦に対する電場の影響の実験が更に進められ、摩擦力の発生原因の一つである電気力の直接測定が行われた。その結果電気力の2乗と電圧の間の比例関係が確かめられた。本年は、更に氷の衝突破壊時の光放出の実験が進められた。温度-20℃、一軸圧縮ひずみ速度毎秒0.00045で行われた氷多結晶の測定では300-850nmの波長領域でフォトンの放出が検出され氷破壊メカニズムとの関連を検討中である。

Research Products

• [Publications] 竹井巖,前野紀一: "融点近傍における雪および霜の誘電的性質"北陸大学紀要. 23. 31-42 (1999)
• [Publications] 守屋陵智,杉山 弘,溝端一秀,岸田孝弘,川田康博: "氷粒子の高速衝突現象に関する基礎研究"日本機械学会講演概要集. 992-1. 98-99 (1999)
• [Publications] 安留哲,荒川政彦,前野紀一: "氷・氷摩擦係数の測定"雪氷. 61(6). 437-443 (1999)