物を落下させた場合の重量の変化を教えて下さい。

236gの鉄の塊を120cmの高さから落下させた場合
地面に到達する頃の重さはどれほどになりますか？
出来れば計算式込みでご回答頂ければ助かります。
よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

• No1、2の回答者様ありがとうございました。
  質問の仕方に問題がありました。
  「衝撃荷重」が知りたかったんです。
  カテゴリー違いでしたらすみません。
  因みに「落下」は自重落下として下さい。

    補足日時：2015/07/28 22:53

No.4 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2015/07/29 00:58

衝突時の「衝撃」に相当するものは、「力積」です。

　　F * Δt　　　（１）

と表わされます。「衝撃＝力積＝衝撃力×作用時間（衝突に要する時間）」というわけです。

　コンクリートやタイルの硬い床では、ガラス瓶や生卵は割れますが、座布団やクッションやカーペットだと、割れずに済むかもしれません。綿のフカフカクッションなら、生卵も割れないでしょう。つまり、時間 Δt が小さいほど力 F が大きく、時間 Δt が大きいと力 F は小さくなります。
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/b2/52/5211unndou …


　ここでの「力」は、ニュートンの運動方程式は、物体の質量を M 、加速度を a として
　
　　F = M * a 　　（２）

です。加速度は、

　　a = dv/dt　　　（３）

です。（２）（３）から、

　　F = M * dv/dt

ここで、dt を（１）の衝突時間 Δt にして、このときの速度変化を Δv とすれば

　　 F = M * Δv/Δt　　（４）

これが衝撃力です。

従って、衝突のときに働く力積は、

　　F * Δt = M * Δv = Δ(M*v)

つまり、「衝突の衝撃（=力積）は、運動量の変化に相当する」ということです。

　高校物理の「物体の衝突」では、「運動量保存の法則」を習いましたよね？　運動する物体が持っている「運動量」が、衝突のよって相手に「渡される」のが、「衝突の衝撃（=力積）」なのです。
　その「衝撃力」は、運動量がどれだけの時間 Δt で変化したのかに依存するわけです。


　前振りはここまでにして、ご質問の場合の衝撃力（４）の大きさを求めてみましょう。地面の達するときの鉄の塊の速度、位置は、

　　v = -g*t 　　　（１）
　　x = -(1/2)*g*t^2　　　（２）

となります。
　（２）より、x=-1.2m （初期高さから見た地面）に達する時間は、g=9.8m/s^2 として、t≒0.5s。
（１）より、そのときの速度は　v = -4.9m/s 。

衝突による衝撃（力積）が、「速度：4.9m/s→0、Δt = 0.1秒」で発生するとすると、質量 0.236kg の鉄の塊の与える衝撃力の大きさは、

　　F = 0.236(kg) * 4.9(m/s) / 0.1(s) ≒ 11.6 (kg*m/s^2) = 11.6(N)

ということになります。

　この式からお分かりのように、衝突時間が「Δt = 0.01秒」と1/10に短くなれば、

　　F = 116(N)

と、衝撃力は10倍になります。

　11.6(N)（ニュートン）、116(N) の力がどの程度の大きさか判断できないようでしたら、こんなサイトを参照ください。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8B%E3%83%A5 …
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/tikara/ti …

この回答へのお礼

凄く丁寧に説明して頂き助かりました！
ありがとうございました！
他の3名の方々、私の説明の下手さで困惑させてしまい
申し訳有りませんでした。

お礼日時：2015/07/29 03:26

No.3 回答者： Saturn5 回答日時： 2015/07/28 22:48

質量ならば地球から数ｋｍまでは２３６ｇで変化はありません。

重力ならば、０．２３６×９．８＝２．４３１〔Ｎ〕の力が
かかりますが、自由落下中は重力加速度が相殺されるので、
理論的に物体にかかる力は０〔Ｎ〕になります。
実際は空気抵抗があるので、１００％重力が相殺されず、
ある程度は残ります。しかし、これは単純計算できるもの
ではありません。

No.2 回答者： oo14 回答日時： 2015/07/28 21:57

重量とは一定加速度（たとえば、地球のどこかの場所）の質量のことですよね。

質量は基本的に不変です。

No.1 回答者： mukaiyama 回答日時： 2015/07/28 21:50

あなたのいう「重さ」が物理学でいう「質量」の意味であれば、236gのままで変わらず。

物理学に「重さ」という用語はありません。
この種のご質問は、用語を適切に使い分けないと、質問の真意が伝わりません。