速度について

例えば時速１００ｋｍで移動する物体が停止するとき、必ず８０ｋｍとか３０ｋｍを経て停止するのでしょうか？
いきなり１００ｋｍ／ｈ→０ｋｍ／ｈという急ブレーキは物理的に可能なのでしょうか？

No.11 回答者： outerlimit 回答日時： 2007/10/18 17:45

脳内を白紙にして最初から考えてください

衝突はさておいて

100km/hから停止するまでの挙動を想像してください
ブレーキをかけ負方向の加速度を受け、有限の時間後停止します

この点は、よろしいでしょうか

何かと衝突する場合は、停止するまでの時間が非常に短くなります（それだけ加速度が大きくなります)　が　有限の時間が必要です

ナノ秒、ピコ秒単位で考えれば、かなりの長時間にわたって減速されます

何回も言っているように　過渡状態の解析です

もし、これでも納得いかなければ　過渡状態、過渡応答について基礎から勉強してください

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

回答者さまの解説については理解しているつもりです。

私のもともとの「いきなり１００ｋｍ／ｈ→０ｋｍ／ｈという急ブレーキは物理的に可能なのでしょうか？」という質問に対しては、回答者さま含め、何人かの方から「不可能である」という主旨の回答を頂き、納得もしました。

そういう意味では私の質問に対しては明確に回答頂き、私も受け入れたわけですからそこで一旦締め切って、新たな疑問として質問させて頂くべきだったのかもしれません。


＞100km/hから停止するまでの挙動を想像してください
ブレーキをかけ負方向の加速度を受け、有限の時間後停止します

理解できます。

＞何かと衝突する場合は、停止するまでの時間が非常に短くなります（それだけ加速度が大きくなります)　が　有限の時間が必要です

これも当然そうだと思います。
そうだと思えばこそ新たな疑問が生じます。
停止するまでに有限の時間が必要であるということは、有限の距離も必要であるということですよね。
制動時間が発生するということは制動距離も発生しますよね。
しかし衝突の場合、物体同士が接触する、つまりお互いの距離がゼロになることによってはじめて減速が開始するわけですから、どうやってその制動距離を確保するのか、どこに減速のための空間があるのか、それを補足説明として教えて頂きたかったのです。

回答者さんには減速には有限の時間が必要である旨、解説頂いていますが、私の疑問は減速に有限の時間が必要であることを前提にすればこその疑問であると思っています。
失礼ですが、この疑問に対しては「加速度への不理解」と「過渡状態と定常状態の混同」をご指摘頂いたのみで、具体的な説明は頂いていないように思います。

それに過渡応答とかちょっと検索しましたが、どのサイトも意味不明な数式とかグラフばかりで、私の疑問は、いきなりこんなもの持ち出さないといけないような高度なものなんでしょうか？

お礼日時：2007/10/19 00:26

No.10 回答者： outerlimit 回答日時： 2007/10/17 22:05

＞移動物体同士が正面衝突する場合はどう理解すれば良いのでしょうか？

＞接触してからお互い減速することは不可能に思えるのですが…。

思い込みです
衝突した瞬間（多分0.何秒）に双方の速度が0まで減速されます
一方の運動量が大きい場合、他方は逆方向の速度を与えられます

過渡状態と定常状態を、区別しないで考えていることが混乱の原因です
過渡状態ならば過渡状態として、定常状態ならば定常状態として話を進めなければなりません
定常状態の話の中に、突然過渡状態を定常状態で論ずるから訳がわからなくなるのです
それが＃８の回答の意味です
瞬間を0時間と見てはいけません　ナノ秒でもミリ秒でも状態が変化するのに要する時間があります
時間が短いほど加速度が大きくなります　それだけのことです

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

すみません、まだあんまり理解できません。

0時間を「瞬間」と呼ぶのが不適切なら改めます。

物体同士が接触した時点（と呼べばよいのでしょうか？）で衝突が成立するのなら、衝突する前と衝突した後は明確に区別され、そのどちらでもない状態の「瞬間」は存在しないように思います。

そして衝突する前の速度は100ｋｍだと思います。
私が疑問なのは衝突した後の速度です。
衝突した後、ナノ秒かミリ秒の間に減速しようとしても両者は接触してしまっているのですから、両者同時に減速することは不可能なように思うんですが…。

お礼日時：2007/10/17 22:58

No.9 回答者： winnemucca 回答日時： 2007/10/17 15:35

物理の世界では必ずしも連続したものばかりでなく、ある閾値でしか存在しないエネルギーというものもあるのは周知の事実だとおもいます。

ある物体の速度が減速するということは運動エネルギーが熱エネルギーに変わるということですが、運動エネルギーが熱エネルギーに過渡的な状況でどんな閾値もとらず連続的に変換されるという証明を私はみたことがありません。もしかすると３１ｋｍの次は２９ｋｍということも否定できない気がします。素人ですが・・・

No.8 回答者： outerlimit 回答日時： 2007/10/17 11:38

加速度を理解されれば、一目両全です

速度、加速度、エネルギー、運動量　の相互関係

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

確かに０秒で１００ｋｍ→０ｋｍだと加速度（減速度）が無限大になりますから、物体に掛かる力も無限大になるんですね。

移動物体同士が正面衝突する場合はどう理解すれば良いのでしょうか？
接触してからお互い減速することは不可能に思えるのですが…。

お礼日時：2007/10/17 19:31

No.7 回答者： winnemucca 回答日時： 2007/10/17 11:34

まったくの素人です。

どちらかといえば質問サイドなのかもしれませんが・・・
時速１００ｋｍで走ってる車の中で核爆発が起こって
一瞬のうちに融けた場合は、速度が０ｋｍになったって
いうのは間違いなのでしょうか？

No.6 回答者： edw-19 回答日時： 2007/10/16 22:40

＃２様の回答がすっきりしていると思います。

ならば、運動エネルギーに換算して正対する方向から負の力を加えます。

でも、多分「０にはなんないよ。＾＾；」
中の人間死んじゃーと思うし。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

中の人に配慮して１０ｋｍ／ｈでもいいんですが、移動物体同士が正面衝突して片方が減速するとしたら、もう片方は減速するヒマなく跳ね返されないと話が合わないように思うんですが…

お礼日時：2007/10/16 23:25

No.5 回答者： outerlimit 回答日時： 2007/10/16 22:14

１００ｋｍ／ｈ→０ｋｍ／ｈの間を連続的に減速します

1マイクロ秒であろうが1ナノ秒であろうが、８０ｋｍ/ｈとか３０ｋｍ/ｈになる瞬間が必ず存在します

観測を1秒とか数秒間隔で行えば、ある時１００ｋｍ／ｈ、次の観測では０ｋｍ／ｈ　はおこりますが、事象としては連続的に変化しています

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

やっぱりそうなんですね。

でも壁にぶつかる場合、ぶるかる寸前までは間違いなく１００ｋｍ／ｈなわけで、つまり壁と接触してから減速が始まるわけですよね。
つまり壁の方は微動だにしていないように見えても、物体の減速を許しているわけですから実際は少し衝撃で凹んでいるわけですよね。
これは何も自動車が１００ｋｍ／ｈでぶつかる場合に限らず、風で舞ったチリが壁に軽く接触した場合にもあてはまりますよね。
そのほんの僅かな凹みであっても、凹まずに踏ん張るためには無限のパワーが必要だということですよね。

不思議ですが、こんな理解で合ってますか？

お礼日時：2007/10/16 23:15

No.4 回答者： BookerL 回答日時： 2007/10/16 16:14

１００ｋｍ／ｈ→０ｋｍ／ｈという速度変化を ０秒で行なう、ということは加速度が無限大になり、そのために必要な力が無限大になります。

よって物理的に不可能です。

「きわめて大きな力」が加われば、「きわめて短時間に」１００ｋｍ／ｈ→０ｋｍ／ｈ になる、ということはいえますが。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

時速１００ｋｍの速度を一定時間維持するエネルギーは無限大ではないと思うんですが、それを一瞬で減速させるには無限のエネルギーが必要であるということは、エネルギーを変換するのにもエネルギーが必要で、その変換に必要なエネルギー量は変換するエネルギー量だけでなく、変換速度にも関わりがあるということでしょうか？

お礼日時：2007/10/16 20:06

No.3 回答者： Willyt 回答日時： 2007/10/16 16:14

１００ｋｍ／ｈで移動する列車や自動車に速度計を積んで計測すると、停止するまでに確実に８０ｋｍ／ｈや３０ｋｍ／ｈの線を通過します。

ですから必ず通過すると言えます。ただ他の方が指摘されるように壁に激突するような場合には計測が不可能ですよね。しかし、泊まるまでには必ずその線を横切って減速して行くことは確かであろうという推察は可能ですね。エネルギーを一挙にはきだすことは不可能で、それが極く短かくとも有限の時間を必要とすると考えるのが妥当だからです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

＞エネルギーを一挙にはきだすことは不可能

ということなんですね。

お礼日時：2007/10/16 16:28

No.2 回答者： Bakabomb77 回答日時： 2007/10/16 15:46

運動エネルギーを一瞬のうちに放出すれば０ｋｍ/hになります。

たとえば、静止している壁に衝突させれば一瞬で０ｋｍ/hになります。

ただし、一瞬を０秒と定義する場合は不可能です。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

一瞬を０秒とイメージしていました。
不可能みたいですね。

お礼日時：2007/10/16 16:22