物理の問題なんですが 何も持たない手を壁にぶつけても怪我をしないが、重いものを手に持って壁にぶつかる

物理の問題なんですが

何も持たない手を壁にぶつけても怪我をしないが、重いものを手に持って壁にぶつかると怪我をすることがあるのはなぜか

という問題があるのですが物理の知識を使っての説明が分かりません…
単に人によるものだと思ってしまいます…
どなたか教えてくださいお願いします

No.5 ベストアンサー 回答者： konjii 回答日時： 2020/08/08 14:04

慣性運動（速度ｖ、質量Ｍ）している物質が壁に衝突してｄｔ時間で静止した時の衝撃力Ｆは

Ｆ＝Ｍ(v-0)/dt
何も持たない手の時と、重いものを手に持ったときの(v-0)/dtは同じと仮定できるので
Ｆ∝Ｍとなって重い物∝大きい質量なので、重い物のばあい大きな力が手にかかるからです。

No.6 回答者： livetolive 回答日時： 2020/08/09 08:00

実際は逆の場合が多いので、良くない問題だと思います。

壁を破壊するという視点だと、重いものを持った手の方が破壊しやすくなります。
これは物理の知識がそのまま当てはまります。

何も持たない手は手に力が入っていないため、勢いよく手を動かした時などに不意に壁などに当たると痛い目にあい、けがをすることもあります。逆にこぶしの形にして力を入れているとあまり痛くありません。これは、手の中の筋肉が収縮して細胞内の水分が自由に動けないようにして手を固くしているためです。
重い物を持って手に力が入っている状態で狭い通路を運んでいる時に、その手が壁に当たっても大きなケガはしないような気がします。

　なお、水で満たされている2リットルのペットボトルは2kgの鉄よりも破壊力があり、機関銃で発射された弾丸は水中に入ると1メートル以内で止まってしまいます。

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2020/08/08 13:53

「重いものと壁との間に手をはさまれて」という意味ですか？

動いていた「重いもの」が、壁にぶつかって「止まる」ときの「運動量の変化」によって、大きな力が生じるからです。

「微分」を理解されていれば、運動方程式
　F = ma = m*dv/dt = d(mv)/dt
から「運動量の変化が力に等しい」ということです。

高校物理でも、これを「運動量の変化が一定」という条件で
　F = Δ(mv)/Δt
→　FΔt = Δ(mv)
で「力積は運動量の変化に等しい」と習います。

「重いもの」は「m が大きい」ということであり、動いていたものが v → 0 となる運動量の変化率が力になります。
クッションなどの柔らかなもので Δt が大きければ力は小さいですが、コンクリートや鉄などの硬い壁であれば Δt が小さくなるので同じ運動量変化に対する力は大きくなります。

No.3 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2020/08/08 13:42

運動量(=質量×速度）の変化は力積(=力×時間)に等しい。

重いものを手に持つと、質量が大きくなり運動量が大きくなる。

壁にぶつかって運動量が0になり全て力積になるから、力積が大きくなる。
つかり、力が大きくなる。

No.2 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/08/08 12:49

質量が大きくなって、運動エネルギーが増大するためです

手がぶつかってその運動エネルギーの多くが手を破壊する作用をすれば大けがになるというわけです

もう少し突っ込んで言うと
手がぶつかる前の運動量が大きくなるので、衝突時の撃力が大きくなるため　手のダメージが増大します

No.1 回答者： ぷらぐろまあ 回答日時： 2020/08/08 12:42

慣性　を考慮してみれば良いのでは