痔になりやすい生活習慣とは?

輸送貨物の片支持落下試験という方法があります。

通常は自由落下で評価していますが、重い物になると、片支持落下という方法になり、JISによると150mmの枕の上に対稜を乗せ、目的稜を550mmに上げてから落下します。

片支持落下した場合、衝突した点においては、自由落下に換算して何mmから落下した事になるのでしょうか?

(1)つまり、この550mmの片支持落下において、自由落下の落下高さ何mmと等価であると
 いえるのでしょうか?(または、計算不能ですか?)
(2)しかもこの貨物は偏重心ですので、この影響もわかりましたらご教示ください。
(3)また、衝突点から中心よりへ離れた点では、どのように考えればよいのでしょうか。

重心の変位量の半分程度の自由落下高さとほぼ等価であるという意見もありますが、
物理的に(数式と原理が)知りたいのです(高校物理IIと数学IIICまでの範囲でなんとか。)

力の方向が問題になると思いますが、その点についてもご教示ください。

宜しくお願いいたします。

「片支持落下と自由落下」の質問画像

A 回答 (3件)

どうしても回転の運動方程式または,回転のエネルギーを考察する以外に,解法はないと思います。


密度が一様で,したがって重心が中心にある場合について考えます。

2a = 1.2[m],2b = 1.0[m],質量m[kg]として,重心を通る軸周りの慣性モーメントは,

Ig = 1/3・m(a^2+b^2)

与えられた図では,支点が移動してしまっているのでやっかいです。したがって,支点は左下隅に固定されているものとして,左下隅を軸とする慣性モーメントは,

I = Ig + m(a^2+ b^2) = 4/3・m(a^2+b^2)

重心の落下の高さh,右下着地時の角速度をωとすると,エネルギー保存により

mgh = 1/2・Iω^2
∴ω = √(2mgh/I) = √{ 3gh/2(a^2+b^2) }

着地時の右下隅の速さは,2aωとなります。ただし,このとき右下隅の速度は斜め方向なので,必要に応じて鉛直成分をとらなければならないでしょう。

回転運動をともなう今回のような場面では,上記のように回転運動の解析が欠かせないために,力のモーメントがつりあっている場合しか扱わない高校物理の範囲では,残念ながら対応不可能です。
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この回答へのお礼

遅くなって済みません

書籍を購入して勉強を始めました。
まだわからない部分もありますが、教えていただいた事がなんとかわかるようにがんばります。
ありがとうございました。

因みに、重心中央で均質で質量100kg、しかも枕無しで実際の数値をいれてみます。
cadで書いてみると重心変位は0.17となって、ω =2、速度2.4となります。
枕無しなので、この速度の方向は鉛直と考え、v^2=2gSから自由落下に換算した時の高さ
このsを求めると0.3Mとなります。

片支持0.55≒自由0.3 という わくわくするような数字がでました。
これは、実落下の計測値より、やや高いですが、ここまで近い数値がでるとは思いません
でした。

たいへんありがとうございました。

お礼日時:2011/03/13 23:55

NO.2の回答で、おおむね正しいと思いますが



・No.2の慣性モーメントIの式は、箱が均質な場合の式です。重心が寄っているということは不均質なので、
I=∫ ρ*x^2 ds
ρは箱を横から見たとき(質問の図のとおり)の微小部分の面密度、xは支点から微小部分までの距離、dsは微小部分面積
で求めないといけません。重心位置がわかっただけでは解けません。結構やっかいな問題です。

たしか、均質な箱の場合、A点の落下速度は、自由落下の3/2倍(自由落下より速い)だったと思います。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

う~む。こちらはさらに難しい。
買ってきた本には、確かにおっしゃる通りの記述がありますが、
悲しいかな、まだ理解に至りません。勉強させてください。
今回はありがとうございました。

お礼日時:2011/03/13 23:58

>(高校物理IIと数学IIICまでの範囲でなんとか。



残念ながら,この問題は本質的に「剛体の回転」の問題になりますので,高校物理の範囲では解析することができません。重心位置がわかっていても,全体の質量分布いいかえると「慣性モーメント」という量がわからないと,理論計算ができないのです。
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この回答へのお礼

早速のご回答ありがとうございました。
む~。 やはり難しい問題なのですね
では、均質な質量分布の(重心中央)の場合は、なんとかなりますか?
高校物理の時やった【モーメント】とは違いますか(距離×質量だったような)
勉強してでもこの件を理解したいので、どういう事を勉強すれば良いのかを
教えてください。

お礼日時:2011/03/06 22:10

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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

時速 36 km=秒速 (36000/60/60) 10 m より、10m/s がでます。
** 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。

Q地面衝突時の衝撃力

問題:1.2Kgの物体(材質:鉄)を1.5mの場所から自由落下させた時、地面(コンクリート)への衝撃力はどの様になるのでしょうか?
↑この問題に対し、自分で答えを導きだしたのですがその回答が正しいのか間違っているのかわかりません。
そこでみなさんにご確認お願いしたいのですが・・・

A:まず落下時間をx=1/2gttより t=0.55(sec)
次に衝突時速度をv=gtより  v=5.39(m/sec)
最後にf=mvより       f=6.47(kg m/sec)
よって約6.5kgの衝撃力

間違っている場合はご教授の程よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

衝撃力というのは、実は、難しいです。
落ちる人と、ぶつかる相手が、それぞれ、どういう弾性を持っているか、柔らかいか等で色々違ってきます。
つまり「衝撃を吸収するのにかかる時間」を与えないといけません。
例えば、こんな感じ。(「s」が、それにあたる)
http://www2s.biglobe.ne.jp/~ken-ishi/impact.htm


さて、
あなたの計算ですが、
落下時間は
1.5 = 9.8 × t^2 ÷ 2
t = √(1.5×2÷9.8)
  = √(だいたい0.3)
  = だいたい0.55s
ここまではよし

衝突時速度は
v=gt=だいたい5.4m/s
これもよし


だけど、もっと簡単です。
1.5mにある質量mの物体は、1.5mgの位置エネルギー
したがって、高さゼロになったら全部運動エネルギーなので
1.5mg = 2分の1 × m・v^2
したがって
v=√(1.5×9.8×2)=√(だいたい30)=だいたい5.4m/s


さて、最後
f=mv ←ここが大間違い
これは「運動量」です。衝撃の計算には使いません。

実は、さっきのリンクを見て分かるように、
1.5mg という位置エネルギーだけが衝撃の計算に使われ、先程の計算は残念ながら、徒労に終わったことになります・・・・・

衝撃力というのは、実は、難しいです。
落ちる人と、ぶつかる相手が、それぞれ、どういう弾性を持っているか、柔らかいか等で色々違ってきます。
つまり「衝撃を吸収するのにかかる時間」を与えないといけません。
例えば、こんな感じ。(「s」が、それにあたる)
http://www2s.biglobe.ne.jp/~ken-ishi/impact.htm


さて、
あなたの計算ですが、
落下時間は
1.5 = 9.8 × t^2 ÷ 2
t = √(1.5×2÷9.8)
  = √(だいたい0.3)
  = だいたい0.55s
ここま...続きを読む

Qお皿が落ちた時の衝撃は何G?

 物理はド素人です。その私に表題のような事を調べなくてはいけない事情ができてしまいました。
 まず、
 1. 皿の落ちた衝撃を何Gで表せるのでしょうか?

 2. 1Gって例えばどれぐらいの力なのでしょうか?
   (りんごが1Mから落ちたぐらいとか、具体的な感じで教えていただけるとありがたい。)

 3. 約30CMから500gぐらいのお皿を落としたらどれぐらいの衝撃(力)がかかるのですか?
  (計算の仕方は?出来るだけ簡単に)
 
    という事で、お願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。
お皿が床に落ちたときの衝撃が計算できれば良いのでしょうか?
地球の重力1Gは、重力加速度「g=9.8m/s^2」で表されます。これは加速度ですから、衝撃力やエネルギーとは違います。
地球表面では、リンゴはの落ちる速さは重さに関係なく1秒間に秒速9.8mづつ速くなります。ですから、枝から離れたリンゴの落ちる速度は1秒後には秒速9.8mになり、2秒後には倍の秒速19.6 mに達します。この運動に落ちる物体の重さが加われば、力やエネルギーに換算することができます。

>3. 約30CMから500gぐらいのお皿を落としたらどれぐらいの衝撃(力)がかかるのですか?

この場合、お皿の衝撃は、お皿を30cmの高さまで持ち上げるためのエネルギーと同じで良いと思います。位置エネルギーの計算式は、

「位置エネルギーU=質量m(kg)×重力加速度g(m/s^2)×高さh(m)」

ですから、
0.3mの高さにある0.5kgのお皿の持つ位置エネルギーは上記の計算により

「U=1.47N(ニュートン)」

となります。
そして、このお皿が床面に落ちたときの速度は、

「速度V=g×√(2h/g)」

によって計算できます。各値を入れると、お皿が床に衝突するときの速度は、約「秒速2.425m」となります。
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「運動エネルギーE=質量m(kg)×速度V^2(m/s)/2」

ですので、
お皿が床面に衝突したときに解放されるエネルギーは

「E=1.47N」

となり、上記の値と一致します。

ということになると思うのですが、すみません、私はイマイチ他の回答者の皆さん方にのやり取りが理解でてきいません。もしかして、こういう質問ではないのですか?

こんにちは。
お皿が床に落ちたときの衝撃が計算できれば良いのでしょうか?
地球の重力1Gは、重力加速度「g=9.8m/s^2」で表されます。これは加速度ですから、衝撃力やエネルギーとは違います。
地球表面では、リンゴはの落ちる速さは重さに関係なく1秒間に秒速9.8mづつ速くなります。ですから、枝から離れたリンゴの落ちる速度は1秒後には秒速9.8mになり、2秒後には倍の秒速19.6 mに達します。この運動に落ちる物体の重さが加われば、力やエネルギーに換算することができます。

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Q「妻面」って何ですか?

外国人の友達に「妻面」って何か質問されました。
初めて聞く言葉だったので、ネットで検索したところ、鉄道の車両の連結部の面のような使い方がされてました。他にも建築関係でも使うことがあるようでした。ちなみに普通の辞書には無いようです。

●「妻面」は何と読みますか?
●どういう意味ですか?

恐れ入りますが、この二点をご存知の方いらっしゃいましたら、お教えください。

Aベストアンサー

 こんばんは。

●「妻面」は何と読みますか?

 つまめん

●どういう意味ですか?

 お家の三角形の面です。

http://www.fukuicompu.co.jp/fcmweb/daijiten/frame.asp?id=224&IsKW=true

参考URL:http://www.fukuicompu.co.jp/fcmweb/daijiten/frame.asp?id=224&IsKW=true

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、
そのとき物体が受ける最大の加速度を意味する、
というところまでは、調べてわかったのですが・・・

たとえば2Gの衝撃というのは、
具体的に、どんなときの衝撃・・・
たとえば、何mの高さからモノを落としたときの衝撃、とか、
時速何m/hで衝突したとき、とか・・・
にあたるのでしょうか。。?

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。

先ほどのコンクリートとトランポリン...続きを読む

Qはしごが倒れる先端の速度

これは私の実生活から興味が出た疑問です。ある長さの均一な質量のはしごの上に軽い人が乗っていて、ほぼ垂直に立てかけてある。地震で傾き始め、90度回転して人が地上に落ちた。そのときの速度を求めます。はしごの長さは計算がしやすく、答えが整数に近い、5メートル前後を入れてください。なお私は、はしごが軽い場合は、はしごなしに鉛直に落ちる早さだと知っています。なお、はしごの長さ、はしごと人の重さの比などで簡単にもとめられたらそれも教えてください。

Aベストアンサー

 
 
 あー、すみません、
(チェックしたら大きな√の式までは合ってました。)

人間が乗ってない m=0 の場合は 分数が 3/2 になって
  V = √(2gL)・√1.5 = 人間の自由落下の 1.23倍

人間60kgはしご10kg なら分数は (60+10/2)/(60+10/3)=1.0263 になって
  V = √(2gL)・√(1.0263) = 人間の自由落下の 1.013倍 = 1%増し。

でした。


 この式も右辺に L が抜けてました。
  E = g(m+M)X = g(m+M/2)L

 どうも失礼しました。
 
 

Q80kgの人が高さ20mから落下した場合の力

体重80kgの人が高さ20mから落下した場合の衝撃力(N)はいくつでしょうか?
※衝撃時間は0.1秒になります。

80×9.8×20×10=156800(N)になるのでしょうか?

Aベストアンサー

 h[m] の落下で、速度が √(2gh)[m/s] になり、このときの運動量は m√(2gh)[kg m/s]
 この運動量が t[s] で0になるとすると、働く力を f[N] として

 ft=m√(2gh)

 よって f=m√(2gh)/t

 これに m=80[kg]、g=9.8[m/s^2]、 h=20[m]、t=0.1[s] を入れて計算。

 g=10 として近似計算をすると、16000[N]

 g=9.80として電卓で計算すると
 有効数字3桁で 15800[N] くらいでしょうか。
 

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。

加重単位Nを圧力単位Paに変換できるのでしょうか?
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。

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。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
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?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
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
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
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?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q落下衝撃力算出式

スチールボールの落下衝撃力

スチールボール径 10.00mm
   〃  重さ 4.120gr
   〃  質量 0.00042kgf・s^2/m

落下高さ     5.0cm

衝突時間     0.001sec を想定し用いた

力    F:[kgf]
質量   m:[kgfs^2/m]
重力加速度g:[m/s^2]
高さ   h:[m]
衝突時間 t:[s]

落下衝撃力算出式  F=m/t√2gh


と、あるのですが F=0.42kgf

とあるのにその結果にたどりつけません…。
仕事で使うのに物理なんてさっぱりで…。
もしかしたら式に当てはめる数字の単位や数字そのものを間違えているのかも
知れません。
上記の"落下衝撃力算出式"に実際に数字を入れて
F=0.42kgfとなることを教えてください。

 

Aベストアンサー

 
  一応、式が間違っていないか、チェックしましたが、
  >落下衝撃力算出式  F=m/t√2gh
  で、合っているようです。
 
  そこで、与えられた数値を代入すると、ほぼ近似値で答えが出てきます。
  必要な数字は:
  m = 0.00042 = 10^-4*4.2
  t = 0.001sec = 10^-3 
  g = 9.8
  h = 5.0cm = 10^-2*5 m
 
  これらの数字を F の式に代入すると:
  F = m/t√2gh = 10^-4*4.2/10^-3√(2*9.8*10^-2*5)
   = 0.42/√(2*9.8*10^-2*5) = 0.42/√0.98
 
  ここで、0.98 → 1 と近似的に考えると
  F = 0.42
 
  ここでは、近似にしましたが、こうしないと、答えが 0.42 になりません。
  重力定数 g=9.8 が計算に必要で、また、落下高さは、単位cmからmにしないといけません(MKS系のはずです)。
  重力定数がなしで、この式は解けません。また、g=10 としているようです。
 

 
  一応、式が間違っていないか、チェックしましたが、
  >落下衝撃力算出式  F=m/t√2gh
  で、合っているようです。
 
  そこで、与えられた数値を代入すると、ほぼ近似値で答えが出てきます。
  必要な数字は:
  m = 0.00042 = 10^-4*4.2
  t = 0.001sec = 10^-3 
  g = 9.8
  h = 5.0cm = 10^-2*5 m
 
  これらの数字を F の式に代入すると:
  F = m/t√2gh = 10^-4*4.2/10^-3√(2*9.8*10^-2*5)
   = 0.42/√(2*9.8*10^-2*5) = 0.42/√0.98
 
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