40トンの貨物列車が60km/hで壁に衝突して 反動で3km/hで跳ね返されました。 壁と貨物列車の

40トンの貨物列車が60km/hで壁に衝突して
反動で3km/hで跳ね返されました。
壁と貨物列車の接触時間を0.15秒とすると
列車に働いた外力の平均値はいくらですか？

No.5 ベストアンサー 回答者： mabuterol 回答日時： 2018/12/16 19:06

まず公式を、きちんと作りなさい。

衝突前の運動量を m v とする。
衝突後の運動量を m v' とする。
衝突前後で働いた力を F として、作用時間を T とする。

この時、『運動量の変化量が力積に等しい』という関係から、どういう式になる？

No.6 回答者： yhr2 回答日時： 2018/12/16 19:36

No.2です。

＞60km/h=16.7m/s、3km/h=0.83m/s
＞力積は運動量の変化に等しいので、
＞F=(mv(v-v0)/t)
＞=(30×0.83×(0.83-16.7))÷2
＞=-2634.42
＞進行方向と逆向きに2634.42N

貨物列車の質量 40 トンはどこに行った？ 　力を求めるには、[kg] で表わさないといかんぞ。
力の単位「ニュートン」は「1 kg の質量に 1 m/s^2 の加速度を生じさせる力」つまり
　1 [N] = 1 [kg･m/s^2]
ですから。

「mv(v-v0)」は運動量の変化ではないぞ？

「÷2」これは何？

「力積」に必要な「接触時間を0.15秒」はどこに行った？

計算は、ちゃんと「単位」を付けてやってみなさい。

この回答へのお礼

数の代入がごちゃごちゃになったりしてました。公式も何が何だかわからなくなっておりました。公式を全く理解しておらず数をとりあえず代入したりしてやっていて、失敗しちゃってました。公式と見比べながら単位を書き加えて書くことを意識して問題を解くようにします。
解答までの道筋を示していただけたので、すごく身になった気がします。
ありがとうございました。

お礼日時：2018/12/16 19:41

No.4 回答者： mabuterol 回答日時： 2018/12/16 18:55

ちゅうか良く見たら、あちこち間違ってるね。

> F=(mv(v-v0)/t)

なぜ速度を２回も掛け算しているの？
運動量は mv なら速度は１回掛け算するだけで良いのに。

> (30×0.83×(0.83-16.7))÷2

① 上の式になかった、２で割る計算を追加しているのは、なぜ？
　　君は運動エネルギーと運動量を混同していないか？

② 30 という数字は、どこから出てきた？
③ 先程も書いたけど速度の正負の向き。

この回答へのお礼

mv-mv'=Ft

大変申し上げにくいのですが、重量は40トンではなく30トンでした。申し訳ありません。

(30×16.7-30×(-0.83))÷0.15=F
F=3506

30t=30000kgだから
F=3506×1000=3506000
=3.5×10^6N

すごい、答えが出ました！
自分で解くためのヒントをくださりありがとうございました。

お礼日時：2018/12/16 19:21

No.3 回答者： mabuterol 回答日時： 2018/12/16 18:52

速度には向きがある。

正の向きと負の向きがある。

跳ね返されるという事は正負の向きが変わるという事。
つまり。

この回答へのお礼

反動の時の速度0.83m/sを負にするということでよろしいでしょうか？
(30×(-0.83)×(-0.83-16.7))÷2
=218.2となりました。
答えは進行方向とは逆向きに3500000Nになるようですが答えが合いません。
何が違うのでしょうか？
物理はじめて数ヶ月なので
あまりよくわからなくてすみません。

お礼日時：2018/12/16 18:59

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2018/12/16 17:32

力を求めたいのなら、まずは速さを [m/s] 単位に変換しないとね。

あとは「力積は、運動量の変化に等しい」というやつを使えば簡単に出ますよ。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！

60km/h=16.7m/s、3km/h=0.83m/s
力積は運動量の変化に等しいので、
F=(mv(v-v0)/t)
=(30×0.83×(0.83-16.7))÷2
=-2634.42
進行方向と逆向きに2634.42N

どこが間違ってるかわかりますか…？

お礼日時：2018/12/16 17:43

No.1 回答者： mabuterol 回答日時： 2018/12/16 17:25

全部わからないの？

途中まで分かる所まで書いてみなよ。

この回答へのお礼

頑張ってみます。ごめんなさい…

お礼日時：2018/12/16 17:44