撃力の計算について。 車のシートベルトをした状態で、時速60kmで壁に衝突したところ、車は0.5秒で

撃力の計算について。
車のシートベルトをした状態で、時速60kmで壁に衝突したところ、車は0.5秒で停止した。シートベルトは幅10cm、長さ1mで身体に接触しているとすると、単位面積あたり身体に働く力はいくらか。ただし、体重は60kgwである。

について回答教えてほしいです

No.1 回答者： OnneName 回答日時： 2017/10/24 20:58

多分加速度を求めて、質量から力を求めて面積あたりを出せば良いといった問題でしょうね。

ただし車のクラッシュのしかた、シートベルトと身体の位置関係、重力加速度で違ってくるから「解不能」。

No.2 回答者： mabuterol 回答日時： 2017/10/24 21:05

f = ma

f = PS （P は圧力、Sは面積）

No.3 回答者： kuroki55 回答日時： 2017/10/25 01:05

体にかかる力をF[N]とすると

Ft=mv
F[N]×0.5[s]=60[kg]×60,000/3600[m/s]
F=2,000[N]
シートベルトの面積S[m^2]=0.1×1=0.1[m^2]
従って圧力（単位面積あたりの力）
P[Pa]=F[N]/S[m^2]=20,000[Pa]

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2017/10/25 01:10

力積は運動量の変化に等しい

　F * Δt = m * Δv
（これは、Δt で割れば F = m * Δv/Δt = mα つまり運動方程式そのものです）
ので、かかる力は、60 kg/h ≒ 16.7 m/s なので
　F * 0.5 (s) = 60 (kg) * 16.7 (m/s)
より
　F = 2000 (kg･m/s^2) = 2000 (N)

60 kg の人にかかる重力が
　60 (kg) × 9.8 (m/s^2) = 588 (N)
ですので、「3.4G」ぐらいの力ですね。

この力が「幅10cm、長さ1m のシートベルト」にかかるので、その圧力は
　2000 (N) ÷ (0.1 (m) × 1 (m) ) = 2 × 10^4 (N/m^2) = 2 × 10^4 (Pa)
です。
１気圧が「1013 hPa = 1013 × 10^2 Pa = 1.013 × 10^5 Pa
ですから、絶対圧の１気圧の「1/5」の圧力ですね。
大気圧にこの圧力がプラスされるので、「ゲージ圧」と考えればちょうどよいかもしれません。水深 2m ぐらいの水圧に相当しますね。

圧力を求めてどうするの？　という気はしますが、上のとおりです。