わりと高いところから虫を落としても

死なないのはなんでですか？物理でいいのかちょっとわかんないんですけど

No.7 回答者： fxq11011 回答日時： 2014/05/04 18:51

地面に衝突すると運動エネルギーが物を破壊するエネルギーに変わります。

運動エネルギーは速度の二乗に比例します、つまり速度が倍になれば４倍になります。
空中落下の時の空気抵抗も同じく速度の二乗に比例します。
だから落下の速度が上がらず、運動エネルギーもたまりません。

この回答へのお礼

ふとした疑問だったのですが、たくさんの専門的な回答が得られてうれしいです。
物理はあまりくわしくないので、自分でも調べながらみなさんの回答を参考にします。
ありがとうございました。

お礼日時：2014/05/12 14:55

No.6 回答者： stomachman 回答日時： 2014/05/03 23:37

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/32670.html　← アリさんのスカイダイビングの話ですけど、いろいろ計算間違いをやらかした挙げ句、それらしい結果にたどり着いています。

　「死ぬ」ってのは生体分子の化学結合がブチ切れるということだと考えてみる。すると、結合ひとつのエネルギーはだいたい1eV程度のオーダーである。 どんな分子が使われているかは生物種にはほとんど依らない。そこで、身体を作っている分子ひとつあたり1eVのエネルギーが掛かると致命的である、と仮定してみると、真空中で落下するのなら、どんな生物でも耐えられる高さはだいたい同じぐらい、ということになる。（∵ 生物の質量によらず、分子当たりのエネルギーは同じ。）ですから、地面と衝突するときの運動エネルギーが、もっぱら空気抵抗のためにどれだけ小さくなるか、ということが問題になる訳です。

この回答へのお礼

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お礼日時：2014/05/12 14:55

No.5 回答者： gohtraw 回答日時： 2014/05/02 16:05

例えば身長１５０ｃｍの人間と相似形の虫（身長１ｃｍ）がいたとします。

比重は変わらないということで。

両者を比較すると、質量は１５０＾３分の１になるのに対し、表面積は
１５０＾２分の１にしかなりません。

両者が空気中を落下するとき当然空気抵抗により減速されるわけ
ですが、空気抵抗というのは表面積に関連する値になります。
いささか乱暴ですが空気抵抗の力が表面積に比例するとしましょう。

すると上記の虫の場合、１５０＾３分の１の質量に対して１５０＾２分の１
の空気抵抗の力が働くので、その加速度は１５０倍（人間と
比べて）になります。

というわけで、＃２さんのおっしゃる通り、落下速度がそれほど大きくない
ということになります。

これに加え、そもそも虫は軽いということもあります。
上記の通り、質量は１５０＾３分の１ですから、その体を支える骨格の
強度や動かす筋肉の力も１５０＾３分の１でいいはずです。つまり虫の
骨格や筋肉は人間に比べてはるかに細くて（薄くて）もいいという
ことになります。骨格の強度や筋肉の力はその断面積に比例すると
考えられますので。こう考えると、上記の虫（ヒトと相似形）というのは
とてつもなくマッチョで骨太ということになります。これもおおざっぱです
が虫の軽さを幾分かは説明できていると思います。ましてや
空を飛ぶような虫だとなおのこと比重が小さくなる傾向にあるでしょう。

この回答へのお礼

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お礼日時：2014/05/12 14:55

No.4 回答者： lazydog1 回答日時： 2014/05/02 16:04

　理由は主に三つあります。

１．速度の問題
　体の密度を仮に一定で考えるとして、体重はおおむね体長の3乗に比例し、シルエットの面積は体長の2乗に比例します。小さいほど、体重に対してシルエットの面積が大きくなるわけです。

　空気中の落下は、真空中の落下に空気抵抗による減速効果を加えたものになります。空気抵抗についてだけ考えると、体重が重いほど速く落ちようとしますが、シルエットの面積が大きいほど遅く落ちるようになります。

　虫は小さいですから、体重に対してシルエットの面積が大きく、空気抵抗の減速効果が大きいので遅く落ち、地面や床にぶつかる衝撃が小さくなるのです。

２．体の強度
　同じ材質のもので相似形の模型を大きさを変えて作ると、大きいほど脆くなります。１でも述べたように重さは長さ（高さ）の3乗で増えて行きます。

　大きくしていったとして、特に一番下の部分にかかる力は全重量ですが、大きさが2倍だとして、重量は2の3乗の8倍、しかし支えるのは面積ですから、2の2乗の4倍しかありません。

　材質は大きさに関わらず強度が一定なのですから、大きさ2倍のときは、4/8＝0.5倍の強度しかないわけです。大きくなるほど、自重に対する強度の低下はひどくなります（3倍なら約0.3倍、4倍なら0.25倍）。

　逆に小さくなるほど自重に対する強度は増すことになります。虫は大変に小さいです。ですので、自分の体重に対して非常に強度が高いのです。これも、高い所から落ちたときの衝撃に強い理由になっています。

３．外骨格
　人間は骨格が体の内部にあります（内骨格）。柔らかいものが外に出ているわけです。ですので、ちょっとした衝撃で怪我をします。
　しかし虫は外骨格です。骨が一番外にあるわけですね。甲虫などはかなり頑丈です。鎧を着ているようなものであるわけです。ですので、落下などの衝撃に強いのです。

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お礼日時：2014/05/12 14:54

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2014/05/02 15:47

運動エネルギーは関係ないです。

体重あたりのエネルギー E/M = (1/2)mv²/M

いくつか要因があります。
・速度・・
　空気抵抗は断面積と速度に依存しますから、体の大きさが半分になれば、体重あたりの空気抵抗は倍になる。
　よって、ある速度以上では落下できなくなります。

・着地時の面積あたりの負荷
　上記と同じ。蟻があの足で体を支えられるが、そのままスケールアップしても巨大な蟻にはなれない。足の強度は断面積に比例するが体重は三乗。
　子供が二階から飛び降りても平気なのに大人は骨折する。

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No.2 回答者： Tann3 回答日時： 2014/05/02 14:31

　自重に働く重力に対して、空気の抵抗が相対的に大きく、つりあった落下速度がそれほど大きくならない、ということでしょう。

　綿くずや布を落下させても、風でふわふわしてなかなか落ちてきませんし、地面に到着した時の衝撃はほとんどないでしょう。

　重力が地球と同じで、月のように空気がなければ、地面に衝突した時にはそれなりの衝撃で、虫もつぶれるかもしれません。

この回答へのお礼

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No.1 回答者： premacy2007 回答日時： 2014/05/02 14:24

位置エネルギー(mgh、m：質量)が運動エネルギーに変換されるので、質量の小さい虫は地面にたたきつけられる瞬間の運動エネルギ≒衝突エネルギーも小さいのでダメージが少ないのではないのでしょうか。

この回答へのお礼

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お礼日時：2014/05/12 14:54