運動エネルギーと殺傷能力について

Question

裁判用の資料を集めています。
・直径6mm、質量0.2gの球弾Aを秒速99mで発射すれば、0.5 x 0.0002kg x 99 x 99 = 0.98J(ジュール)となります。
・直径4mm、質量0.2gの球弾Bを秒速99mで発射しても、同様の0.98Jとなります。
・直径2mm、質量0.2gの球弾Cを秒速99mで発射しても、同じく0.98Jとなります。
つまり、A弾、B弾、C弾の運動エネルギーはすべて同じで、人体に対して与える活力も同じということになります。
さて、問題はここからですが、これらの球弾の運動エネルギーをそれぞれの断面積で割ってみると、
A弾 = 0.98J ÷ 0.2826 ≒ 3.47J/cm2(平方cm)
B弾 = 0.98J ÷ 0.1256 ≒ 7.8J/cm2( ,,  )
C弾 = 0.98J ÷ 0.0314 ≒ 31.21J/cm2( ,,  )
となります。警察のホームページを見ると、下記の通り定義されています。
・20J/cm2以上＝人の生命に危険を及ぼす威力
・3.5J/cm2以上、20J未満＝人の生命には危険を及ぼさないが、人を傷害し得る威力
・3.5J/cm2未満＝人にほとんど障害を与えない威力
この矛盾の明確な説明をお願いします。尚、警察のHPには、弾の大きさ、重量など一切特定されていません。
　(http://www.pref.nagano.jp/police/seian/seianki/ju_to/01jyunkuuki.htm)
特定されているのは、平方cm当たりのジュールだけです。
よろしくお願いします。

noname#40706 · Accepted Answer

>>裁判用の資料を集めています・・・・・

中途半端な回答はできませんね・・・・？！

あなたの書いておられる、直径６mm　などの例について考えてみます。

まず、速さは同じです。重さも同じです。違うのは直径。

直径２mm　で、重さが０．２ｇ。　で、密度を求めたら４６になりました。鉛が１０強ですから、これはとんでもなく重たい物質。

直径が６mmの場合は、密度が１．７。　先ほどの弾の３０分の１ほどの密度です。

ですから、たとえていえば、

小さい弾は鉛でできている、大きな弾は発泡スチロールでできている。真ん中のはコルクでできている、といった感じなのです。

ですから、同じ速さでぶつかった場合、

１：心臓に達する！！（鉛）、２：１ｃｍぐらいめり込む（コルク）、３：赤いあざができる（発泡スチロール）、ぐらいの差がありそうですね。これが、殺傷能力のちがいとなってあらわれています。同じ重さの弾丸でも一方が鉛、一方が発泡スチロールではすごいちがいということです。

この殺傷能力が　エネルギー／ｃｍ＾２　であらわされるということについては、Ａ２さんのような考え方でよろしいかと思います。

ただ、警察庁の　この式が正しいとすると、２連銃で２発同時に撃って、弾が並んで体にあたった場合、エネルギーは２倍、体にあたる断面積も２倍ですので、１発の場合と殺傷能力が同じとなってしまいます。やや腑に落ちないところもありますね。

実弾での実験の裏付けがあっての式でしょうから、我々には分からない要素があるのかも知れません。　

　弾丸の質量、断面積、速度、形、体にめり込む深さ、体に刺さったとき弾丸の断面積より遙かに大きな穴があくそうですから、弾丸の回転速度など、複雑な要素が絡んでいるのでしょう。

ですから、とりあえずいえることは、同じ重さ、速さでも　弾丸の材質などで殺傷能力は違うのではないかということです。

coquillage · Answer

人体への影響を単位面積当たりのエネルギーのみで規定するのは無理があるような気がします。
面積の大きな物体なら、かなりの衝撃になるでしょうね。
例えば野球のボールで試算してみると、３．５J／ｃｍのエネルギーでも、時速１６０ｋｍ／ｈ位になりました。
頭に当たれば、ただではすまないでしょう。
ただ、野球のボールを発射するのは銃とは言えないので、これでもいいような気はしますが・・・。

masa2211 · Answer

>銃弾などの場合、弾頭直径と重量が比例しない事はよくある事。
>ライフル銃などでは全長の長い物がよく使われますし、拳銃弾は全長の短い物を使います。
でも、（通常の）直径6ミリ用の弾丸と同じくらいの質量の直径2ミリ用弾丸があるというのは聞いたことないです。
※直径が約３倍なのに質量が同じ、と解釈してね。5.56ｍｍはあるけど6.00ｍｍは無い、などという屁理屈を言われたくないので。
apricot33さんの質問を読む限り、
「同じ質量・同じ直径の弾丸なら、速度が早いほうが威力は大きい」
「エネルギーは速度の2乗に比例する」
ということは承知している上での質問とみます。
で、
＞＞裁判用の資料を集めています。
＞＞警察のホームページを見ると、下記の通り（＝面積あたりエネルギーで）定義されています。
とあるので、高初速砲弾みたいな例外までは考えておらず、一般的な銃弾を対象にしているとみています。
（拳銃とライフルのように、速度が違う銃は対象のうち。だから、弾頭直径でなく面積あたりエネルギーで定義している。）


＞機銃用の弾丸でも、装甲目標を破壊する為にはAPFSDSという物を使ったりします。
＞http://sus3041.web.infoseek.co.jp/contents/shell_var/apfsds.htm
当該ページには、機銃用のAPFSDSについての記載は見当たりません。戦車砲用の弾丸しか記載されていません。
※銃は直径20mm以下で、20mm以上は砲という定義にしたがう。だから、APFSDは砲であり銃ではない。
だいたい、銃用の高初速砲弾を作ったところで、空気抵抗のため速度がガタ落ちとなるから意味ないのでは？


＞あと追加です。
＞軍隊で多く使用されるライフル銃は5.56ｍｍで、先の9ｍｍ弾よりも弾頭直径は小さいのですが、
＞自動車のドア程度であれば「ズボズボ抜けます」。軍用の装甲板でもなければ阻止出来ません。
＞これは、実は弾頭直径以外にも「初速（9ｍｍ拳銃で34ｍ/ｓ、5.56ｍｍライフル銃で1,000ｍ/ｓ」のせいもありますけどね。
え？34ｍ/ｓ？　これって、時速120ｋｍでしょ？　新幹線の半分の速度？　投石器じゃあるまいし、うそでしょ？　　仕方ないので340ｍ/ｓとみなします。

で、
＞弾頭直径以外にも初速のせい「も」ある
とありますが、そうなの？
これは、弾頭直径が主で初速が従、という意味だよね？
計算してみようか？（拳銃は340ｍ/ｓのほうを使う。34ｍ/ｓなら論外。だめだよ、こんなアホミスしては。）
弾丸の速度が同じなら威力は直径に比例＝1：1.6。（弾丸形状は同じとして。）
重量あたりのエネルギー比＝速度比の２乗＝1:8.6。
弾丸形状が違うとしても吸収できそうもありませんね。よって、初速が主で弾頭直径が従です。よって、
＞弾頭直径以外にも初速のせい「も」ある
は、Scullさんが自身で設定した条件の基では明らかな誤り。「初速以外にも弾頭直径のせいもある」　でないと変です。
※私は、こういうレトリックでごまかすことに対してはうるさいですよ。

それと、まだ誰も回答していないこともあります。
装甲をブチ抜く場合、面積あたりエネルギーがモノをいうのは確かでしょう。
でも、装甲をブチ抜いた後なら？　ブチ抜いた後に残ったエネルギーに比例して破壊されるのではないか？
で、人間に対する殺生を考える場合、装甲ゼロと考えて差し支えないから、
弾丸の威力はエネルギーに比例するとしたほうが面積あたりエネルギーに比例すると考えるより
妥当なのではないか？
apricot33さんの質問は、こういう意味にもとれます。
※この意味でAPFSDS（高初速砲弾）は無茶苦茶。人間を殺すなら、APFSDSではオーバーキルであり馬鹿げていて、榴弾を使います。
※※こういたモロモロの事情のため、大砲の威力は、直径×口径（＝砲身長÷弾丸の直径）という流儀もあります。
　　これによると、戦艦大和＝46ｃｍ×45口径＝2070　　戦艦アイオワ＝40cm×50口径＝2000。　ほとんど互角。
　　で、あくまで装甲がある場合の話であり、人間の場合と違うのだけどね。

ですから、当初質問の
「直径が小さいほど威力があるのは変」については、一般論としては否定できますが、
APFSDSのような特殊砲弾についてまでは否定できないし、面積あたりエネルギーという尺度が正しいかについても
否定するのはかなり面倒。というよりたぶん不可能。
一般論として、特殊砲弾を用いない限りにおいて、（初速が同じなら）直径が大きい砲弾のほうが威力は大きい
ということまでは示せる（これについての決定的な否定意見は、まだ誰も書いていない。）けど、
そこから先は多分だれも示せないでしょう。

Scull · Answer

あと追加です。
口径（弾頭直径）が大きい方が威力が高いというのは「真実ではありません」。

一般的な拳銃弾は9ｍｍ径ですが、これは片手で発射可能で、自動車のドアなどでも阻止可能です。
軍隊で多く使用されるライフル銃は5.56ｍｍで、先の9ｍｍ弾よりも弾頭直径は小さいのですが、自動車のドア程度であれば「ズボズボ抜けます」。軍用の装甲板でもなければ阻止出来ません。

これは、実は弾頭直径以外にも「初速（9ｍｍ拳銃で34ｍ/ｓ、5.56ｍｍライフル銃で1,000ｍ/ｓ」のせいもありますけどね。どちらにしても、断面積あたり運動エネルギーが重要なんですよ。

Scull · Answer

銃弾などの場合、弾頭直径と重量が比例しない事はよくある事ですよ。

ライフル銃などでは全長の長い物がよく使われますし、拳銃弾は全長の短い物を使います。銃弾は「球ではない」ので、断面積あたり運動エネルギーが重要なのですよ。

銃弾などの写真をご覧になるといいです。

機銃用の弾丸でも、装甲目標を破壊する為にはAPFSDSという物を使ったりします。
http://sus3041.web.infoseek.co.jp/contents/shell_var/apfsds.htm

矛盾でもなんでもありません。

masa2211 · Answer

弾丸直径が大きいほうが弾丸質量が大きくて当然なのに、同じとして計算しているのが変です。
よって、直径が小さい弾丸のほうが威力は大きいという、むちゃくちゃな結論になってしまいます。

材質・形状が同じなら、弾丸質量は直径の3乗に比例するから、
質量比は6mm：4mm：2mm＝27：8：1。
弾丸速度が同じなら、弾丸のエネルギー比は質量比と同じで27：8：1。
断面積で割ると、
3：2：1になるため、
「弾丸速度が同じなら直径が大きいほど威力は大きい」
という、ごくあたりまえな結論になります。

Scull · Answer

弾丸の持つ運動エネルギーは確かにどれも同じです。しかし、人体に与える影響は「全然違う」のです。これを「同じだと思っている事が間違い」です。

弾頭の断面積と弾頭重量は戦車砲でも「装甲侵徹力」に大きく関わり、どれだけ「目標を破壊しうるか」という性能において最も重視されます。これは人体でも同様で、断面積あたりにかかる運動エネルギーこそが重要なのです。

これは金槌で釘を打つ事を想像すれば理解しやすいでしょう。
金槌で木材を叩いても、表面がちょっとへこむだけでしょう？
でも、木材の表面に「鉄釘」を当てていたら？振っているのは金槌だけですから、運動エネルギーに変化はありません。違うのは「断面積あたりのエネルギー」だけ。でも、釘の先端は木材にめり込んでいきます。穴を開けて。

矛盾でもなんでもありません。

aquarius_hiro · Answer

こんにちは。

このように考えたらいかがでしょうか。

弾丸がぶつかったところにある、人間の細胞の数を数えると、断面積に比例しますね。単位面積あたりの細胞の数をnとし、断面積をSとすると、弾丸がぶつかる細胞の数N は、N = nS です。

これら細胞一個当たりに与えられるエネルギーεを見積もると、弾丸の運動エネルギーをKとして、

ε = K/N = K/(nS) = (1/n)・(K/S) になります。

n は共通ですから、K/S が大きいほど、細胞一個当たりに与えられる平均のエネルギーεが大きいことになり、与えられたエネルギーは細胞の組織を破壊するのに使われるので、K/Sが大きいほど殺傷力が大きいことになります。

これが（おそらく）警察のホームページに、エネルギーを断面積で割った数値が書かれている理由だと思います。

ANo.1のご回答にも関係しますが、もし、非常に沢山の細胞で、このエネルギーを分散して受けることができれば、細胞の組織は壊れませんので、殺傷力はなくなります。

ナイフでも弾丸でも鋭くとがっているほうが危険ということですね。

shintaro-2 · Answer

疑問とされるところがいまいち不明ですが

例えば、針に1kgの加重をかけて人の肌に当てたときと、
　　　　手のひらで1kgの加重をかけて人の肌を押すときとを考えてください。

何が発生するかわかりますよね。

運動エネルギーと殺傷能力について

>>裁判用の資料を集めています・・・・・

人体への影響を単位面積当たりのエネルギーのみで規定するのは無理があるような気がします。

>銃弾などの場合、弾頭直径と重量が比例しない事はよくある事。

あと追加です。

銃弾などの場合、弾頭直径と重量が比例しない事はよくある事ですよ。

弾丸直径が大きいほうが弾丸質量が大きくて当然なのに、同じとして計算しているのが変です。

弾丸の持つ運動エネルギーは確かにどれも同じです。

こんにちは。

疑問とされるところがいまいち不明ですが

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