花崗岩を割る。これはどの様な計算になりますか？

例えば、目の前にお弁当箱大の花崗岩がありこれを上から任意サイズの金属の槍を落として割るとします。
高さが10cmから200回落としても多分割れない。
しかし、高さ1000cmから1回落としたら割れた。
なんとなくこのようになる気がします。
E=mghなので200回も落とせば1000cmから落とすときの2倍もの打撃を与えているはずですが、
なぜこの場合に石は割れないのでしょうか？
また、高さ10cmの場合だと何回落とせば石が割れる可能性が高いと考えられますか？

余談ですが、いま趣味で井戸掘りをしており地面に石がでてきて割れず困っています。何か良い方法はないものか色々考えています。

No.5 ベストアンサー 回答者： stomachman 回答日時： 2023/12/23 21:21

> 何度も叩いていると割れる

素手で叩いても回数さえ多ければ割れるでしょうかね。いや、そうはいかない。石の一部分だけにでも、破断が生じるより大きい内部応力が生じるだけの力が必要です。そういう力が短時間だけ掛かると、破断そのものによって力は分散してしまうので、それ以上の破断は進まない。というわけで、繰り返すたびにちょっとずつ破断が進んでいく。ついには割れるわけです。

この回答へのお礼

再度回答いただきありがとうございます。
そうすると、モノの強度を見る場合には、小さな破断が起きる力と、大きな破断が起きる力では差がある。
例えば、1Jだと1万回必要。しかし、10Jだと1回で十分。この様な試験データもあったりするのでしょうか？

お礼日時：2023/12/23 23:43

No.4 回答者： stomachman 回答日時： 2023/12/23 10:06

モノの強度を測るには、圧力を掛けて、それをじわじわ大きくしていく。

なぜそういう測り方が適切かというと、モノに生じる内部応力が（モノに固有の、或る）閾値を超えると破断する、という現象だからです。エネルギーや回数の話ではない。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
そう言えば、大学で万力みたいなもので少しずつ重量を加えていく装置を見たことがあります。そういう話だったのですね！
しかし、石についてですが実際には何度も叩いていると割れるということが置きました。これはどのように説明できるでしょうか？

お礼日時：2023/12/23 20:22

No.3 回答者： finalbento 回答日時： 2023/12/23 10:01

加えられたエネルギーの総量は同じでも、低い所から落とした場合は一回の落下では割るのに必要なエネルギーは得られない(∴何回落としても割れない)と言う事かと。

落下によって「貯金」されたエネルギーが必要量を超えると割れると言う話ではないと思いますし。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。

お礼日時：2023/12/23 20:23

No.2 回答者： himagene 回答日時： 2023/12/23 09:32

E=mghは位置エネルギーの話であり、衝撃力には直接は関係しません。

考えるべきは運動量mvと作用時間tです。力積という物理量を思い出してください。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
衝撃力は確かに位置エネルギーでは表せないかも知れませんが、実際にはジュールで近似値が出ませんか？正直かなり昔のことでよく覚えていないです。実際、高さや重量を2倍にすれば衝撃力は概ね2倍位にならないでしょうか？
ただ、複数に分けて同じEにしても割れる場合と、割れない場合があります。

お礼日時：2023/12/23 20:27

No.1 回答者： acnc 回答日時： 2023/12/23 03:29

強度が勝場合

自重不足　　例　槍1キロなら　何か重量を加える。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
回数を増やすのではなぜダメなのでしょうか？

お礼日時：2023/12/23 20:27