運動エネルギーと圧力

　物体A(半径=rの球体で質量ｍ[g]速度v[m/s])が空気中を水平に移動し静止している物体Bに当たった時のエネルギー量を[J/cm^2]で表すにはどう計算すれば良いものでしょうか？

　運動エネルギーE[J]=(m・v^2)/2なら分かるのですが、[J/cm^2]っていうのは圧力ですよね？ということは、[J/cm^2]のJは運動エネルギーのJとは別の計算になるんでしょうが。。。

　数年前に高校物理を流した程度の脳味噌では解決できませんでした。
　どなたか噛み砕いて教えて下さい。お願いします。

No.1 回答者： ojisan7 回答日時： 2006/02/09 13:52

遠い昔から、今に至るまで、長年、物理を学び続けている者です。

>[J/cm^2]っていうのは圧力ですよね？

違います。圧力は、単位面積あたりの力です。また、単位系をMKS(SI)単位系かCGS単位系に統一した方がよいと思います。[J/cm^2]は単位面積あたりに受けるエネルギーだと解釈されます。しかし、物体Aの運動エネルギーがそのまま物体Bに移行するのかどうか、物体Aが物体Bに衝突する部分の面積、形状、等々が不明ですので、回答不能です。

この回答へのお礼

レスありがとうございます。
なるべく主観を排してお伺いしたかったのですが、話しづらいので当方の事情を説明させていただきますと、私の質問は銃刀法の改正法案を受けての物です。

曰く「1メートル先の物体に当たった時のエネルギーが3.5J/cm^2以上を準空気銃と定める」との事。
私達は普段、エネルギーの測定には運動エネルギーを使用しており単位面積当たりのエネルギーで話をされても私はいま一つピンとこなかったのです。

業界内の解釈では「直径6mmの球体の弾が運動エネルギー1Jで飛ぶ＝直径6mmの円に1Jの力→1J/0.2826cm^2≒3.5j/cm^2」というのが有力（というか共通）なのです。
この解釈は正しいのか、教えて頂けないでしょうか？

断面積に因らず算出した運動エネルギーをそのまま直径6mmの円が受ける力と解釈するのがいま一つしっくりこなかったのです。もしかしたら別の計算方法があるのではないかな？と。しかし、

>しかし、物体Aの運動エネルギーがそのまま物体Bに移行するのかどうか、物体Aが物体Bに衝突する部分の面積、形状、等々

これらは不明であり材料や重さで変わってくるので1メートル先で1cm^2当たりの力がどう出るかは、実際に当てて計測してみなければ分からないということでしょうか。

こちらの事情など関係ない所で、物理に明るい方達の解釈を聞かせて頂ければどの様な回答でも納得できると思い投稿させていただきました。

長くなりましたが、よろしくお願いします。

お礼日時：2006/02/09 23:56

No.2 ベストアンサー 回答者： ojisan7 回答日時： 2006/02/10 18:45

「銃刀法の改正法案」というものがどういうものか、わかりませんが、銃の弾についてですと、弾が標的に当たった後、跳ね返ることは考えなくても良いと思います。

弾の運動エネルギーは標的に当たった後、すべて標的に吸収されるものと考えることができます。そのように考えると、銃の威力を「1メートル先の物体に当たった時のエネルギーが3.5J/cm^2以上を準空気銃と定める」と規定することは、理にかなったことだと思います。

>業界内の解釈では「直径6mmの球体の弾が運動エネルギー1Jで飛ぶ＝直径6mmの円に1Jの力→1J/0.2826cm^2≒3.5j/cm^2」というのが有力（というか共通）なのです。
この解釈は正しいのか、教えて頂けないでしょうか？

正しいと思います。銃の威力を運動ネルギーだけで表現することはできません。ある、一定の運動エネルギーで飛んでくる弾を1cm^2の面で受ける場合と、100ｃｍ＾２の面で受ける場合では、面の受ける損傷は明らかに異なります。また、運動量や力積という概念を使うのも不適です。銃の威力というのは、標的に与える損傷の大きさで表現すべきものだからです。そういう意味で、「単位面積あたりのエネルギー（単位面積あたりに吸収するエネルギー）」は適切な定義だと思います。

この回答へのお礼

なるほど。
おかげさまで非常にスッキリと飲み込むことが出来ました。
どうも有難うございました。

お礼日時：2006/02/11 13:36