未舗装の道が洗濯板のようになる理由

道路がでこぼこになる理由 − サイエンスニュース-ニュートン

土が露出した未舗装の車道は，洗濯板のようにでこぼこに横に波打っていることがある。このでこぼこは，車がよく通る道路でできやすいという。しかし，その理由はよくわかっていなかった。
イギリス，ケンブリッジ大学のマックェルワイン博士らは，この現象をはじめて解明した。

クルマが走行する未舗装の道路に洗濯板状のでこぼこができる原因を究明したという報告です。言葉ではピンと来ないかもしれませんが、右側の写真を見ていただけるとわかりやすいのではないかと思います。比較的よく見る様子だと思いますが、これがどのようにしてできるのかはわかっていなかったということです。そのこと自体も意外ですね。

引用した記事だけではなんのことかわかりにくいのですが、こちらのページ(Washboard Road)で著者が詳しくまとめています。これによると、実験とシミュレーションによってデコボコが形成されるメカニズムを明らかにしています。デコボコ（報告ではrippleといっています）ができる理由は車輪が上下に運動することに起因していて、タイヤ質やサスペンションの有無、砂の粒の大きさなどには依存しないことを報告しています。速度との関係も比例などの単純なものではなく、かなり広い範囲で一定の幅のrippleができることを解明しています。
単純に考えるとサスペンションが効いていたらできにくかったりしそうなもんですが、そうならないところがおもしろいと思います。

実験では砂を入れたたらいを回転させてその内周部分に車のタイヤにみたてたゴムの車輪を下ろし砂面に接触させています。この単純な系でいろいろな条件を試しているようです。この結果クルマの速度が8km/hになるとrippleが出現。つまりクルマが普通に走行しているとできるということですね。
また、YouTubeに実験中の動画もあります。Washboard road in the lab、スローのものもあってこちらの方が何をしているのかわかりやすいと思います。Washboard road in the lab: slow motion

この現象は砂地や砂利道だけではなくスキーをしているときの雪面や電車のレールなどでも見られる現象だそうです。ゲレンデをイメージするとわかりやすいかもしれませんね。ちなみに記事ではこの研究の結果からよりデコボコになりにくいクルマを開発できるかもしれないといっていますが、どうなんだろう？ どんなの作っても結局デコボコになるっていう報告に読めてしまうんだけど。
それにしてもいろいろなことを考えている人がいるんだなと改めて思ってしまいます。ちなみにこの人たちは物理学者で、分野としては流体力学、とくに粒の流れ（Granular Flows）というそうです。

より詳しく知りたい方はJim McElwaineさんのページから論文をダウンロードすることもできます。McElwaineさん、日本大好きっぽいですね(笑) 神武で“ジム”なのかな？