衝突時の音

位置エネルギーが、衝突によって音エネルギーに変換されると知ったのですが、衝突して、跳ね返った際と衝突して静止した場合とでは、発する音、つまり音エネルギーに変換される力学的エネルギーはどちらがより多いのでしょうか。それとも同じでしょうか。

No.3 回答者： himagene 回答日時： 2021/05/24 11:42

「位置エネルギーが、衝突によって音エネルギーに変換される」こともあるが、鉄の玉を、深い雪あるいは水の上に、または鉄板の上に落とした場合を想像してもわかるように、ケースバイケース。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2021/05/22 16:57

質問者さんは、「音はエネルギーで決まる」とお考えのようですが、そうではありません。

「音の高さ」と「音のエネルギー」は別物です。
「キ～ン」という甲高い音と、大太鼓・祭り太鼓の「ド～ン」という地を揺るがす超低音のどちらのエネルギーが大きいかは、「振動の振幅」で決まるものであり、「振動数、周波数」で決まるものではありません。

「音」というのは振動ですから、要するに衝突したもの（ボール、金属球、ガラス玉など）の表面の振動が空気を振動させることになります。金属球やガラス球は固いので固有振動数が大きく、発する音は振動数の大きい高い音（「カキーン」「チ～ン」など）、テニスボールやバスケットボールなどは弾力性があって柔らかいので「ポ～ン」「ド～ン」という振動数の小さい低い音がします。

「衝突して静止した場合」だと「泥玉」とか「餅」みたいなものでしょうから、「ドスっ」「ボスっ」という「低くて鈍い音」になるかと思います。
これは「跳ね返らずに静止（くっつく）」する物体の特性で決まります。
クッションみたいに「ふわっ」と着地すれば音は出ないでしょう。

ということで、「跳ね返り方」とか「くっつき方」とか「エネルギーの大きさ」と音の高さは関係しません。
ぶつかったもの同士で、あるいは周辺に、どのようにエネルギーが分配されるかは、それこそ「ケース・バイ・ケース」です。
当然、空気のない宇宙では、衝突しても音は出ません。物体が「振動」はすると思いますが、音として伝わる空気がないので。

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2021/05/22 16:08

> 位置エネルギーが、

位置エネルギーだから、と言う事はありません。
全てのエネルギーが空気を揺らせば音になります。

> 衝突して、跳ね返った際と衝突して静止した場合とでは、
音エネルギーは、後者の方が大きくなります。
跳ね返った場合は、その跳ね返りの運動エネルギーの分、
音のエネルギーが小さくなります。