厚さ20mmほどのαゲルに卵を落下させて,割れないのは,衝撃をαゲルが吸収したから,と説明していた。
衝撃は落下高さとダンピングストロークだけで決まり(衝撃g=H/s),厚さの薄いαゲルでは衝撃を小さくすることはできないと思う。
割れない理由はαゲルが卵を包むように変形したからだと思うのですが,どうなのでしょう。
物理に詳しい方,割れないメカニズムを教えていただけませんか?

A 回答 (6件)

No4です。


たぶん,衝撃という言葉の捉え方だと思います。
衝撃を,加速度で考えると,900Gという
値は変化しません。
(質問者のおっしゃるとおりです。)
一方,衝撃を”力”として考えたときには,
衝撃=“衝撃応力”と置き換えられます。
衝撃応力とは,衝撃によって,弾性体に生じる応力のことで,これは,何と何がぶつかったかで変わってきます。
となると,“αゲルが卵に生じる衝撃応力を小さくした”
ということならば,これは間違いではありません。
ですが,衝撃応力という言葉は一般的ではないので,
“衝撃”と表現したのでしょうね。
辞書で引いてみると,衝撃ということばには,現象と力の,両方の意味があるようです。

卵が割れないメカニズムについては,ざっと考えるならば,おっしゃるように,αゲルの変形による圧力緩和で
いいと思います。
ただし,本来は衝撃応力を緩和するメカニズムまで含めて
考えるべきだと思います。
衝撃応力については,材料力学や衝撃工学で解説があります。ですが,αゲルのような粘弾性体と卵のような複合構造の場合は,どこまで理論が追いついているかは,把握しておりません。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
1000G近い加速度がかかるはず,と気がついてから,
これが正しいのかと気になっていました。
確認できてうれしいです。

お礼日時:2005/04/21 20:53

>900Gでも卵が壊れなかった,と考えて正しいか


空気抵抗が無いとすれば正しいと思います。
この900Gは平均ですが。

ただ壊れるかどうかは圧力で考えるので、
>割れない理由はαゲルが卵を包むように変形
という理由で正しいと思います。

割れないメカニズムという点では、αゲルが変形して接触面積を大きくする事で圧力を低くしている事が一つ。
それと接触部分による圧力分布のばらつきを小さくしている事があると思います。

後は卵を落下させた時に縦になりやすい性質があるのであればより強い衝撃に耐えられやすいのではないかと思います。
縦の状態で落下してきて着地後に少し転がるような動きをするとか。
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衝撃を吸収するという説明で特に違和感が無いように感じますが・・・


一定高さから卵を落としたときに衝突時に卵が持っている運動エネルギをどこが負担するかで卵が割れるかが決まります。
完全剛体と衝突したとすると,エネルギは卵の殻にひずみとして蓄積され,殻が変形します。殻が許容できる変形量を超えた場合は卵は割れます。
αゲルなどの緩衝剤があるとすると,運動エネルギは
緩衝剤のひずみエネルギに変換されます。
緩衝材では,ひずみを熱に変換してエネルギを消散させます。落下物と緩衝剤の形状,大きさなどにより,緩衝剤の
見かけのエネルギ消散効率が決まります。
(大きい面積で接触するか,小さい面積で接触するかということは,この見かけの消散効率に寄与します。)
このような過程を経て緩衝剤はエネルギを消散させますが,見かけの消散効率を超過するエネルギについては
落下物に戻ってしまいます。したがって,いかに優れた緩衝剤でも,過大なエネルギを卵に与えて衝突させた場合は,卵は割れてしまいます。
αゲルは,通常の緩衝剤に比べて,エネルギ消散効率が高い物質のため,卵を落としても割れないというようなデモ
が可能です。(もっとも,最終的にはαゲルの厚さで,エネルギ消散量を高めています。)

この回答への補足

回答ありがとうございます。
卵の位置エネルギーがαゲルの熱に変換されるのは理解できます。
しかし,私が知りたいのは,18m(宣伝による)から落下させたものを20mmのストロークで止めると900Gが発生し,900Gでも卵が壊れなかった,と考えて正しいかということです。
また,どんな材料を使っても緩衝材の厚さ,つまり減速ストロークがが変わらなければ,加速度を小さくはできない,ということを確認したいのです。
衝撃の大きさは加速度で計るとするなら,αゲルは,衝撃を小さくしたわけでなく,衝撃がかかっても卵が壊れない変形をした,という理解が正しいのかということです。
物理に自信がないので質問しました。

補足日時:2005/04/05 23:23
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 αゲルによるダンピングストロークの増加と変形による包み込みの両方の効果が重なっていると思います。


 まず、ダンピングストロークのほうですが、いくら短いといっても、厚さが20mmあるのですから卵を受け止めるときの変形量は何ミリかあるはずです。これは、床などに卵がぶつかったとき床が変形する量よりはるかに大きいでしょう。ということは、この効果だけでも、卵を停止させるのに必要な力は、それにほぼ反比例して少なくなっているはずです。
 それから、おっしゃるようにαゲルが変形して力のかかる部分お面積を大きくしているので、力の合計は同じであっても、力が分散し卵が割れにくくなっている、という効果も大きいでしょう。
 実際のところ、どちらの効果が大きいのかは、実験したことがないのでわかりません。
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「衝撃」という言葉の使い方ではないでしょうか??



質問者様が言われているのは加速度であり一般的(物理等を専攻していない人)には応力もしくは荷重を示していると思います。
「衝撃」を「衝撃応力」と考えれば、saodake様が言われているように接触面積の変化等で応力が低下し割れないということではないでしょうか?
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分子のS=時間が延びることで全体のエネルギーは変化しませんが、衝撃は減ります。

薄いと言っても変形量は大きいので(時間が延びる)衝撃が小さくなります。卵の殻も固いので、ある一定以上の力がかからないと割れません。あと接触面積が大きくなることも衝撃を減らすことになります。よく言われる応力は、力を面積で割ったものですから。

この回答への補足

回答ありがとうございます。
「衝撃が小さくなる」という理屈がわかりません。
衝撃の加速度は,衝突速度から計算すると
V^2/2sとなるはずですから,材料が何であれストロークsで衝撃加速度の大きさがが決まってしまうという疑問です。
加速度の算出式には時間が入っていませんよね。
(Vに関係する時間は落下高さで決まるから定数)
衝撃が大きいけど,面圧(衝撃力を重圧面積で割ったもの)が小さいので卵が割れない,がメカニズムなのでしょうか?

補足日時:2005/04/02 09:12
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Q衝撃吸収材を地面に敷いて、そこに飛び降りたらどうなる?

衝撃吸収材ってありますよね。アルファゲルとか。
スポーツシューズの材料に使われてたりします。
よく実験映像で、
「地面に敷いた衝撃吸収材に向けて数十メートル上から生卵を落としてもヒビひとつ入らない」
なんてのをやってたりします。

ふと思ったのですが、あれを地面にもっと広く敷いて、そこ目掛けて人間が飛び降りたらどうなるのでしょうか?
衝撃を吸収してくれるのだから、怪我ひとつしないのでは?
もっと応用すれば、自動車のバンパーに貼っておけば歩行者をはねても怪我しないかも。(吹っ飛ばされてアスファルトの地面にたたきつけられたら、その分は怪我するでしょうけど)

さらには旅客機の乗客用に「衝撃吸収材で作られた救命全身タイツ」を用意しておけば、上空でトラブルがあっても、それを着て飛び降りれば助かるかも。

実用化したらすごいですね。
で、実際のところ、衝撃吸収材の向かって人間が飛び降りたらどうなるのでしょうか?
だれか実験した方、居ませんか?

ご回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

まず衝撃吸収材の働きは何か。
飛び降りて地面(あるいは衝撃吸収材)に当たる直前までの運動は衝撃吸収材の有無にかかわらず同じです。
また、最終的に地面の上で静止することも変わりません。
違いは、衝撃吸収材がない時には運動が急激に止まり、衝撃吸収材があるときには運動が緩やかに止まることです。すなわち、衝撃吸収材があると運動を止める加速度が小さくなります。

ここで、加速度が最も小さくなるのは、衝撃吸収材の上面に触れた瞬間から下面に達するまで等加速度で減速する場合です。
これを計算してみます。
まず人間の落下速度はどんなに高い所から落ちても200km/hを超えません。上空でトラブルの例を考えるとしてこの値を使います。
人間の耐えられる最大の加速度は、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6%E3%81%AE%E6%AF%94%E8%BC%83
によれば453m/s^2(46.2G)とのことです。これは訓練を積んだ人間のことだと思いますが、考えられる最大値としてこれを使います。
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つまり、最も楽観的に考えた場合でも、上空から落ちても耐えられる衝撃吸収材の厚さは3.4メートルにもなります。とてもタイツといえる代物ではありません。

まず衝撃吸収材の働きは何か。
飛び降りて地面(あるいは衝撃吸収材)に当たる直前までの運動は衝撃吸収材の有無にかかわらず同じです。
また、最終的に地面の上で静止することも変わりません。
違いは、衝撃吸収材がない時には運動が急激に止まり、衝撃吸収材があるときには運動が緩やかに止まることです。すなわち、衝撃吸収材があると運動を止める加速度が小さくなります。

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QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
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あるいは、
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40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
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>>>一応断面積は40mm^2です。

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Q衝撃と「G」

物体が衝突したときの衝撃を「G」で表記するのは、
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Aベストアンサー

衝撃の大きさを数値で表すことは意外にむずかしいのです。
たとえば、10mの高さから飛び降りた場合、

下がコンクリートであれば、大けがは避けがたいでしょう。

下が、トランポリンのネットであれば、けがはしないですむでしょう。

衝撃の大きさをGという文字であらわすのは、重力加速度g(9.8m/s^2の加速度)に由来します。

では、1Gとはどんな加速度かというと、先ほど述べた9.8の加速度です。

これでは何のことかさっぱりでしょう。

先ほどのコンクリートとトランポリンで考えてみましょう。このちがいは、足が地面についてから、体が止まるまでの距離が長いか短いか、の差です。

別の例で説明しますと、1mの高さから地面に飛び降りたとき、忍者のように膝を曲げて、ふわっと着地したら大丈夫(全体が止まるまでに体の半分ぐらいの長さが短く?なってますね)、足を硬直させて、どしんと落ちたら、膝の骨折間違いなし、ということです。


ある高さから落ちた物体が地面に衝突する速さ、は
高校程度の物理で求められますので、それを使って考えてみますと、

落ちた距離/止まるまでに体が縮んだ距離

この数値がGの倍数となります。


1m落ちて、地面が1cmへこんだ、あるいは物体が1cmだけ縮んだときは・・・・100Gです!

1m落ちて、トランポリンの網が1m下がったときは・・・1Gです!

こんな訳ですから、何mから飛び降りたら何G、とか、時速何kmでぶつかったら何Gとかいうことは、いえないのです。

ただ、経験的・実験的に10Gならば、即死、とか10Gまでは肉体的に耐えられるとか、の数値はあると思います。残念ながら私は詳しくありませんので、別の方の回答を期待してください。

参考URL:http://www2s.biglobe.ne.jp/~ken-ishi/impact.htm

衝撃の大きさを数値で表すことは意外にむずかしいのです。
たとえば、10mの高さから飛び降りた場合、

下がコンクリートであれば、大けがは避けがたいでしょう。

下が、トランポリンのネットであれば、けがはしないですむでしょう。

衝撃の大きさをGという文字であらわすのは、重力加速度g(9.8m/s^2の加速度)に由来します。

では、1Gとはどんな加速度かというと、先ほど述べた9.8の加速度です。

これでは何のことかさっぱりでしょう。

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Q金属磨き「ピカール」の良さとは?

雑誌やネットを見てるとコンパウンドを使うときに「ピカールで磨く」と断言しているのをよく見かけます。
世に数多コンパウンドがあるのに「ピカール」を名指しするのはやはり理由が有ると思うのですが,ピカールの良さとは何なんでしょうか?
ちなみに通常のコンパウンドでいう「目」だとどのくらいなんでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

金属磨き「ピカール」の良さとは
安い、どこにでも売っている、一応化学錆落とし。
という理由だけです。ハナサカなんとかとか、
専門家が使うような錆落としもないことはないのですが、
プロ用は皮膚に激しいですし、後処理とかを言い出すと、
とても紹介できないだけのことが、
すなわち「ピカール」という理由なのでは。
小学生にこれで自分の自転車を掃除しとけ、といっても何の不安もないですからね。
味の素は化学調味料と同じ定義?みたいなもので、
関係者にとっては、はなはだ失礼な話なのかもしれません。
そういう理由で、コンパウンドは、万一落ちなかったときのダメ押し
というか、促進材なので、1000番以上ではないですかね。
他にいいものがあれば、それでもいいんですよ。悪いはずがないというか。
50年以上の実績なんじゃないですかね。
後は全て、泡沫候補って感じですね。
しかし化粧品にもありますが、名前だけかっこつけて、
高くてかつ、とんでもない悪質なものもあります。
それなりにというのも大事な要素です、気をつけてください。

Q衝撃力の計算方法

参考書を読んで勉強しているのですが、中卒の私にはかなり困難なので教えて頂けませんでしょうか?

問題:車両重量1600kgの自動車が時速36kmで走行中に、コンクリート製の橋の欄干に心向き衝突した。この際に自動車が受ける衝撃力はいくらか?なお、衝突時間は0.1秒、橋の欄干は剛体として扱う。

このような問題ですが、、、
出来れば計算式を詳しく教えて頂きたいです。

Aベストアンサー

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** 機械的に 3.6 で割るのもよいのですが、1時間は 3600 s ですから、こちらをご理解ください。**
また a=10/0.1=100 m/s/s(分母の 0.1 は衝突時間(No.1: yu-fo さんのご説明にあります。)ですから、 Newton の法則より、F=ma =1600*100=160,000 N =160 kN が得られます。

QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
皆さんのお力をお貸しください。

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もし出来るとしたらやり方を教えてください。
具体的には30Nは何Paかということです。
変換の過程も教えていただければ幸いです。

是非、ご回答、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがおおまかに答えておられますが、補足します。
 N(ニュートン)は力の単位です。対して、Pa(パスカル)は圧力の単位です。これらは次元が違うので、単独では変換はできません。
「30 Nは何Paか」
というのはナンセンスです。
 NとPaの関係は、
Pa = N/m^2
です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
30 N = 30 Pa・m^2
となります。m^2(平方メートル)という単位が必要になります。物理量の間の関係、
圧力 = 力/面積
および、単位の間の関係
Pa = N/m^2
を整理して覚えてください。

QProxyを利用しているかどうか確認する方法

自分のPCからネットに接続する際
Proxyサーバを経由しているかどうかを
確認する方法はありますか?

Aベストアンサー

ブラウザーがIEの場合として、
ツール→インターネットオプション→接続→LANの設定→LANにプロキシサーバを使用する ここにチェックがはいっていればProxyサーバ経由です。

Q中国語で「先生」という敬称を使うのは?

香港映画や台湾映画を含む中国語圏映画をよく観るのですが、
エンドクレジットで、名前の後に「先生」と敬称がついている人がいますが、
主にどういう身分の人に対して使うのでしょうか。

Aベストアンサー

中国語の先生は文字の通りの意味です。
つまり、先に生れた人。
基本的に自分と同等以上の年齢の人に、或いは、多少の敬意を込めて年下の相手に対しても『●●さん』程度の意味合いで用います。
日本語の教師を意味する先生は『老師』ですネ。
エンドクレジットの場合『●●様』と解釈すればよいでしょうネ。
以上kawakawaでした

Q衝突のエネルギーについて

物体がある高さから落ちた時に落下後の衝突エネルギー
の計算式が良く分かりません。
どなたか教えてくださいますと助かります。

このサイトのhttp://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=184824 より
F=m/t√2gh  とういう計算式である事が分かりました。
この式のt(衝突時間)の意味が分かりません。
衝突時間とは、物体が衝突している長さ?でしょうか?
単純にやわらかければ長い?硬ければ短い?って事ですか?

Aベストアンサー

#4でちょっと手抜きなことを書いてしまいましたので,反省しまして
私も「衝突時間0.001秒」のナゾに挑戦です.
#6さまと同じですが,工学の人間としてマクロな視点で..

物体が落ちて床に当たったとき,その点から物体全体に「落ちたよ」と言う
情報が伝わる速度は,物体中の弾性波の伝播速度程度,即ち音速程度です.
(その情報が伝わらないと物体上部は落ち続けようとします.)
種々の固体中の音速一覧をGoogleで探してみましたら,

物質名 音速(m/s)
氷   3230
ガラス 5400
鉄   5950
セラミックス 10000
SUS410 7390
アルミニウム 6260
鋼 5930
SUS304 5790
石英ガラス 5570
銅(Cu) 4700
亜鉛(Zn) 4170
アクリル 2700
ポリエチレン 1900
とかいろいろです.でも上記は大体のところ,1000~10000m/s,
物体が1mの高さを持つなら,床からの衝撃が物体の一番上まで到達するのは,
1/1000~1/10000秒となります.

衝突時間0.001秒は,まぁそこそこいい値ではないかと思います.
(衝突時間0.0001秒とすると,瞬間衝撃荷重が10倍となるので,
 安全側の値となります.)

値からすると,ざっとした推定ですが,発泡スチロールのような樹脂の物体を
扱った問題でしょうか.これだけからでは特定できませんが,可能性として.

#4でちょっと手抜きなことを書いてしまいましたので,反省しまして
私も「衝突時間0.001秒」のナゾに挑戦です.
#6さまと同じですが,工学の人間としてマクロな視点で..

物体が落ちて床に当たったとき,その点から物体全体に「落ちたよ」と言う
情報が伝わる速度は,物体中の弾性波の伝播速度程度,即ち音速程度です.
(その情報が伝わらないと物体上部は落ち続けようとします.)
種々の固体中の音速一覧をGoogleで探してみましたら,

物質名 音速(m/s)
氷   3230
ガラス 5400
...続きを読む

Q兵士同士の掛け声「フーバー?」 ―プライベートライアンにて―

昨日、"プライベートライアン"を見たときに、兵士同士の掛け声で「フーバー」というのを耳にしました。
ちょっと前に、"戦火の勇気"をみたときも、そのような掛け声を聞きました。
士気高揚のような感じにも受け止められました。
これの本当の掛け声と、その意味・生い立ちは何なんでしょうか?

またほかに、このようなもの("メーデー"のような)その単語だけでは直接の意味がわからないような、言葉があったら教えてください。
”ブラックホークダウン”をみたときも、バズカー砲のようなもので狙われたときに周囲に知らせる言葉もあったような...

Aベストアンサー

公式サイトより
<FUBAR(フーバー)>
兵隊のスラング
Fuck Up Beyond All Recognition・・・何から何までめっちゃくちゃ。見るも無惨な大失敗。
同意語
<SNAFU(スナフ)>
Situation Normal All Fucked Up ・・・いつものように全てめちゃくちゃ。
だそうです。

>>”ブラックホークダウン”をみたときも…

「RPG!」ですね。
あのロケットランチャーを「RPG-7」と言いまして、それに「狙われているぞ!」って警告の意味です。『プラトーン』でも使ってました。

軍隊の無線通信では、聞き間違いを防止するためアルファベットのひとつずつに単語を対応させた、フォネティックコードというものが使用されます。
例えばベトナム戦争時代のベトコンはVCという略号で呼ばれますが、これをコードで話すと「VICTORY・CHARLIE」となり、これが現場でスラング化することによりベトコン=敵兵=“チャーリー”となるわけです。
『コンバット』で有名な“チェックメイト・キング・2”というコードネームも実体は「KC2」のことです。
このコードが、時代によって変わる(昔はC=チェックメイトが =チャーリー に変更された)ものですから、非常にややこしいですね。

先の<FUBAR>も、こういうコードのややこしさを皮肉った、兵士のお遊び的感覚で生まれたものではないかと思うのですが。

参考URL:http://www.warmovie.com/movie/SPR/faq.html

公式サイトより
<FUBAR(フーバー)>
兵隊のスラング
Fuck Up Beyond All Recognition・・・何から何までめっちゃくちゃ。見るも無惨な大失敗。
同意語
<SNAFU(スナフ)>
Situation Normal All Fucked Up ・・・いつものように全てめちゃくちゃ。
だそうです。

>>”ブラックホークダウン”をみたときも…

「RPG!」ですね。
あのロケットランチャーを「RPG-7」と言いまして、それに「狙われているぞ!」って警告の意味です。『プラトーン』でも使ってました。

軍隊の無線通信では、聞き間違...続きを読む


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