【復活求む!】惜しくも解散してしまったバンド|J-ROCK編 >>

よろしくお願いします。
作用反作用の法則について物理の本で読みました。

その本では、たとえば軽自動車とダンプがぶつかっても
両者の衝撃力はおなじ、とありました。

ばね量りをつけた台車2台(片方は重石で重くして)を正面衝突させる実験が
載っていて、たしかに同じ衝撃になっていました。
http://rika.el.tym.ed.jp/cms/72697406/304a308230 … (それと同じような実験の様子)

ですが、実際ニュースなどでよく見る映像だと
軽自動車は前面がペッチャンコになって半分くらいの長さになっているのに
ダンプはちょっとヘコんでいるだけだったりしませんか??

これは、ダンプの方が丈夫だから・・・?なのか、
他の概念(運動量とか運動エネルギーとか?)の原因があるのか・・・?
しっくりいかなくてモンモンとしています。

ちなみに、軽自動車の方が速く遠くに押し返される、というのは分かります。
だから、中の人は軽自動車の方が酷い事になるんですよね。

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A 回答 (3件)

>   <衝突前の運動量の和↓>   = <衝突後の運動量の和↓>    


>電車の運動量(前)+鳥の運動量(前)=電車の運動量(後)+鳥の運動量(後) 
>MV      +     mv     =  MV´    +    mv´
>5000    + (-20)       =   ?      +    ?   = 4980
>
>図にすると、
><衝突前>の運動量
>  電車(5000)――――――→ ←―鳥(-20)
><衝突後>の運動量
>  電車(仮にA )――――→ 鳥―→(仮にB)
>
ここまでは問題ないですね。

>電車の力積は5000―A、
> 烏の力積は(-20)―B、

ここだけ修正しましょう。
運動量の変化=力積
ですから
電車が受けた力積=A-5000
鳥が受けた力積=B-(-20)=B+20
と書く方が自然です。
一般に、○○の変化量というとき、”後の量-初めの量” と考えます。

>そして、作用反作用の法則によると両力積は互いに正反対に等しい・・・

はい、その通りです。
A-5000=-(B+20)
というわけですね。仮にA=4940だったとしたら、B=40です。
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この回答へのお礼

なるほど・・・!
お陰様で、独学のあやふやな知識を
深める事ができてて本当に嬉しいです。
Quarks様、ご教授有難うございました!

お礼日時:2011/05/21 16:08

回答者1です。


追記にお答えします。

>比重が  1 :100だったとしたら、
>加速度比は100 : 1 。
>分かりやすく 仮に静止している車で考えるとして↓↓↓
>(1)静止している軽自動車に加速度100を与える力
>(2)静止しているダンプ に加速度  1を与える力、
>これらは等しい。   
>感覚的には、やっぱり(1)の方が いかにも へしゃげそうですけど
>もしもダンプの前部(牽引部分)が軽自動車だったと考えてみたら、
>へしゃげ度は同じ感じに・・・という解釈であってますでしょうか?

そのとおりです。
銃で大きな厚い板を撃つときならどうでしょう。小さな銃弾もそれなりにひしゃげるでしょうが、板の損傷は半端なものではないでしょう。このように、似た衝突でも、各物体の材質いかんで結果(損傷の具合)は違ってきます。
車の衝突で違和感が残る理由は、車が、点状物体ではなく、構造を持っている=大きさがある物体だからです。点状物体なら、質量に関係なく、同じ力を受けるわけで、どっちも同じと理解できるのですが、構造を持っていると問題は複雑になりますね。たとえば両方の車の搭載エンジンが同じ質量mだったとしたら…
ダンプのエンジンは m×1の力を受けるだけで済みますが、軽のエンジンはm×1000の力を受けるのでダメージは違ってくるでしょう。搭乗者の運命と同じですね。

>50km/hで走る100kgの電車と、10km/hで飛ぶ1kgの烏が衝突した場合。
>最初の運動量はそれぞれ、
>電車=5000。 烏=10。 ∴ 力積=4980。

それぞれの、衝突直前の運動量は、書かれているとおりですが、力積は違いますね。衝突後の運動量がわからないと、力積がいくらになるかはわかりません。
物体が受ける力積=その物体に起こった運動量の"変化"
ですから。
衝突後両者が一体となったとすると、衝突後の速さは、49.4km/h程度になりそうですから、力積の大きさは
約60になります。

>運動量と作用反作用の法則は 関係づけて考える事ができますか?
運動量そのものは作用反作用の法則と関係ありません。しかし、運動量の"変化"と、作用反作用の法則とは、密接な関係があります。
作用反作用の法則は、互いに相手に加える力の大きさが等しく、向きは正反対だということを主張しています。このことは、衝突に際しては系全体の運動量が保存されること(運動量保存の法則)と密接な関係を持っています。接触時間は両物体で共通ですから、力積(=力×時間)は、向きは正反対ですが、大きさは同じ訳です。つまり系全体としては、力積の総和=0となるので、系全体の運動量の変化も0となるわけです。つまり、運動量保存の法則とは、作用反作用の法則のもう一つの表現だと言っても良いわけです。なお、系の個々の物体の運動量が変化しても矛盾とはなりません。それらの総和=0に過ぎないのですから。

この回答への補足

度々お付き合い頂き、恐縮です。

>力積は違いますね。衝突後の運動量がわからないと、力積がいくらになるかはわかりません。

力積と勘違いした4980とは、運動量の和になるのでしょうか?

   <衝突前の運動量の和↓>   = <衝突後の運動量の和↓>    
電車の運動量(前)+鳥の運動量(前)=電車の運動量(後)+鳥の運動量(後) 
MV      +     mv     =  MV´    +    mv´
5000    + (-20)       =   ?      +    ?   = 4800

図にすると、
<衝突前>
  電車(5000)――――――→ ←―鳥(-20)
<衝突後> 
  電車(仮にA )――――→ 鳥―→(仮にB)

電車の力積は5000―A、
 烏の力積は(-20)―B、
そして、作用反作用の法則によると両力積は互いに正反対に等しい・・・

で、あってますでしょうか?(汗)
   
すみません、ご査収お願い致します。

補足日時:2011/05/19 12:05
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撃力=力積 は、衝突する物体間では、同じ大きさです。


また、よく知られているように、力積は、運動量の"変化"として評価されます。力積が大きいほど運動量(=質量×速度)の変化が大きい。同じ力積を受けても、質量が小さい物体ほど、速度変化、つまり加速度が大きいわけです。
体重の大きい力士と、小さな子供がぶつかったような場合、力士も子供も同じ力積を受けるのですが、体重の小さい子供は、大きな速度変化を被りますから、はね飛ばされてしまうのです。力士は"技"を用いるまでもなく、自重の大きさによって、大して速度変化を被らないですね。駆けだした子供が大人にぶつかって転んだりするのも、同じに解釈できます。
車同士の衝突では、大きい車に乗っている人の方が、より安全だと言えます。質問者が書いているとおりです。上に書いたように、衝突の結果、それぞれの車で、受ける加速度の大きさが異なります。大質量の車の加速度は小さくて済みます。それは、車自体の加速度が小さいと言うだけでなく、乗っている人が受ける加速度も小さいということ=力(質量×加速度)も小さいことを意味します。小質量の車では、車自体の加速度が大きく、それは乗っている人が受ける加速度が大きい=大きな力を受けてしまうということを意味します。
 
ところで、衝突に際して、小さな車の方が大破し、大きな車はさほどの損傷を受けない傾向にある理由ですが、これは、車体の頑丈さの問題ではないかと思います。衝突して接触している間、両方の車体(ボディ)は、同じ大きさの力を同じ時間だけ受けています。もし、両方の車が全く同じ強度を持っているなら、ボディ自体の損傷の度合いは同じになるのではないかと思います。もっとも、車はボディだけではなく、ボディにはエンジンやその他の構造物が乗っています。ちょうど、車に人が乗っているように。ですから、車の内部にある個々の構造物が受ける力は、どちらの車かよって異なるわけで、その差は有るかも知れません。

この回答への補足

ご丁寧なご回答を有難うございます!
a=F/mだから、質量の軽い方は同じ撃力でも逆向きの加速度は大きくなる。

比重が  1 :100だったとしたら、
加速度比は100 : 1 。

分かりやすく 仮に静止している車で考えるとして↓↓↓

(1)静止している軽自動車に加速度100を与える力
(2)静止しているダンプ に加速度  1を与える力、

これらは等しい。   

****************
感覚的には、やっぱり(1)の方が いかにも へしゃげそうですけど
もしもダンプの前部(牽引部分)が軽自動車だったと考えてみたら、
へしゃげ度は同じ感じに・・・という解釈であってますでしょうか?

それと新たな疑問がわいてきたのですが、

50km/hで走る100kgの電車と、10km/hで飛ぶ1kgの烏が衝突した場合。
最初の運動量はそれぞれ、
電車=5000。 烏=10。 ∴ 力積=4980。

運動量と作用反作用の法則は 関係づけて考える事ができますか?
私の感覚的ですと二つはごっちゃになっているんですが、
電車の運動量の半分を烏と分け合うなんて事は無い、
ということは感覚的にしか分かっていません。

F(力)=ma  といっても、現実的には加速度よりも時速○○、などと
速度の要素で考える場合がほとんどですよね。
撃力(F)と運動量の概念を比べるとしたら、どういう事になるんでしょうか?
 

補足日時:2011/05/18 12:34
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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、、、
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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。**
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Aベストアンサー

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>片方が壁であった場合にも,反作用により,時速60kmで走る車と正面衝突するのと同じ結果になりますか?

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Q軽自動車と大型セダンの正面衝突

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全く物理に詳しくないので、詳しい方いましたらよろしくお願いします。

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Aベストアンサー

ああ、ごめんなさい。#1です。間違ってました。

運動量保存則も考えなきゃいけないんだ。
っていうか、調べてみると運動エネルギーを使って考えるより、弾性衝突の考え方を使った方が楽に求まるみたいね。

なので、#1は忘れて下さい。あれは間違いでした。
(まあ、mだのMだのの条件についてだけはそのままで。)


まず、運動量保存則ってのがあって、
衝突後のそれぞれの速度を、例えばv2K(軽自動車のK)、v2S(セダンのS)とでもする。
・mv+M(-v)=m*v2K+M*v2S
で、次に弾性衝突の考え方からすると、軽自動車とセダンの相対速度は、衝突前と衝突後で変わらない。
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確かにそうだね。セダンから見て、軽自動車の速度が変わるのはおかしいもんね。

あとは、この2つの式から求めると良いらしい。
まず、軽自動車の速度から。
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・(m-M)*v=(m+M)*v2K+2*M*v
・(m+M)*v2K=(m-M)*v-2*M*v=(m-M-2*M)*v=(m-3*M)*v
・(m+M)*v2K=(m-3*M)*v
・v2K=(m-3*M)/(m+M)*v

・v2S=(m-3*M)/(m+M)*v+2*v=(m-3*M)/(m+M)*v+(2*m+2*M)/(m+M)*v
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ここで仮に軽自動車とセダンの質量が同じ、m=Mだったとすると、
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ここで、実際には衝突の吸収云々ってのが起こって。
例えば、衝突時に2つくっついちゃったら、#1のようになるんだよ、きっと。

今度こそ正しい答を書けた。

僕も勉強になりました。

ああ、ごめんなさい。#1です。間違ってました。

運動量保存則も考えなきゃいけないんだ。
っていうか、調べてみると運動エネルギーを使って考えるより、弾性衝突の考え方を使った方が楽に求まるみたいね。

なので、#1は忘れて下さい。あれは間違いでした。
(まあ、mだのMだのの条件についてだけはそのままで。)


まず、運動量保存則ってのがあって、
衝突後のそれぞれの速度を、例えばv2K(軽自動車のK)、v2S(セダンのS)とでもする。
・mv+M(-v)=m*v2K+M*v2S
で、次に弾性衝突の考え方からすると、軽自...続きを読む

Q道路の白線・黄色線は「はみ出し禁止」?「追い越し禁止」?車線変更は?

道路の白線・黄色線について疑問に思っています。過去の質問を拝見しましたら、白・黄色の実線について
「はみ出し」を禁止している
「追い越しのためのはみ出し」を禁止している
「追い越し」を禁止している
との回答を眼にしました。

1)どの見解が正しいのでしょうか?


2)1)の回答にもよりますが、車線区分線としての白・黄色の実線の場合には、車線変更は禁止なのでしょうか?

「はみ出し」禁止であれば当然ダメでしょうが、「追い越し」禁止であれば車線変更は可能なような気がします。しかし、その場合は「追い越しのための車線変更」と「ただの車線変更」との区別がつかず、どこから違反とされるのかわかりません。

宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

少し噛み砕いて書いてみます。
(学科のテキストには明記されていないと思われるので)

◆白色実線の中央線

主に、片側に複数車線ある場合の中央線で、(原則として)絶対にはみ出し禁止。

(複数の車線があるため、駐車車両や道路工事などがあっても、中央線をはみ出すことなく回避できるから)

中央線が2本線で引かれている場合は、それが中央線であることと、はみ出してはいけないことを、より強調するため。

◆黄色実線の中央線

主に、片側1車線の道路に引かれており、追い越しのための右側部分へのはみ出しは禁止。

(道幅が狭いため、駐車車両や道路工事、また軽車両を追い越すなどやむを得ない場合には、中央線の右側へはみ出すことが出来る)

「追い越し禁止」の標識がある場合は、右側へはみ出すことはもちろん、はみ出さずに済む状況であっても、追い越しそのものが禁止されます。


次に

◆実線の車線境界線(白色・黄色とも)

実線部分では、車線変更そのものが禁止されます。白・黄色ともに。

※交差点(内部)と、その手前30メートル以内はもともと「追い越し禁止」場所ですから、仮に点線(破線)の車線境界線であっても、追い越しのための進路変更(車線変更)をすることは出来ません。
(優先道路を走行していて信号機のない交差点の場合は除外。←あまり考えなくて結構です)

テキストには、「追い越しが禁止される場所」として7項目の記載があると思います。
それらの場所では、追い越しをしようとして進路変更(車線変更)しただけでも違反行為と考えられます。

●「追い越しのための車線変更」と「ただの車線変更」との区別 について。

クルマはその速度に応じた車間距離を必要としますが、最低限必要な距離としては、前車が急停車した場合に追突しない距離と考えられます。
次に、追い越す動機としては、速度差があるため前車に対して、最低限必要な距離程度までに近づいてしまったから、という理由が挙げられると思います。
(勿論、急いでいる場合もあるでしょう)

追い越す意識(目的)があるかどうかという心理は、遠目には分かりませんが、車間距離がギリギリまで近づいていた場合には、意図していたと判断されるのではないでしょうか?
追い越す必要がなければもう少し車間距離を取るでしょうから。
特に速度を上げて接近していった場合には、その速度差から、追い越す意識があったと判断されると思われます。

現実的には、追い越しのための車線変更自体が違反行為となるケースが多いと思いますが、単純に追い越す意図があるかないか、を判断する材料はギリギリの車間距離か十分な車間距離か、また、前車と同じ速度であったか、速い速度で接近中であったか、だと考えます。

前車と十分な車間距離があり、速度も同程度の場合には、単なる車線変更と見なされると思います。

どうぞご安全に。(元、指導員より)

少し噛み砕いて書いてみます。
(学科のテキストには明記されていないと思われるので)

◆白色実線の中央線

主に、片側に複数車線ある場合の中央線で、(原則として)絶対にはみ出し禁止。

(複数の車線があるため、駐車車両や道路工事などがあっても、中央線をはみ出すことなく回避できるから)

中央線が2本線で引かれている場合は、それが中央線であることと、はみ出してはいけないことを、より強調するため。

◆黄色実線の中央線

主に、片側1車線の道路に引かれており、追い越しのための右側部分...続きを読む

Q磁石につく金属とつかない金属

磁石に鉄、コバルト、ニッケルなどはつきますがアルミニウム、金、銀、銅などはつかないのはなぜか理由を知っている方は教えてください。

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原子を構成する電子のスピンが関係しています。
スピンとは電子の自転運動に相当し、スピンによって電子そのものが磁石としての性質を持ちます。
電子のスピン同士はお互いを打ち消し合う性質を持ちますが、鉄、コバルト、ニッケルはすべて打ち消し合わずに3d軌道と呼ばれる電子軌道にスピンが余ります。
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Q車の追突事故時の衝撃

いくつか類似質問があったのですが完全に理解しきれないので質問させて下さい.静止している車Aに後ろから車Bが追突した場合の衝撃時の荷重を求めたいと思います.車のボディの変形,衝突時間等によって色々変化するとは思いますが概算でいいのでどなたかご教授願えないでしょうか?単位はNでお願い致します.

Aベストアンサー

衝突時間Δtを仮定するか,似たような実験例(ひしゃげる金属と弾性体など)から
衝突時間を決定する必要があります.

力積と運動量の等価性から求めます.

力×衝突時間=運動量の変化分

速度v,質量mの自動車が衝突時間Δtで衝突して静止したときの衝撃力Fは,
(ご提示のシチュエーションだと向きを考えると下式は
 正負の符号が逆になりますが,打ち消し合って下記と同じFになります.)

F×Δt=m×(v-0)
より,
F=mv/Δt

m=1000kg,v=10m/s(時速36km),Δt=0.1秒ならば,
F=1000×10/0.1=100000kg・m/s^2(=N)

となりますが,Gにすれば,車は1000kgですから,
100000/(1000×9.8)≒10G,ちょっと小さいですね..

事故のときに受けるGはだいたい200Gとか読んだことがあります,
状況により大幅にこれは変わるでしょうが,まぁ100Gだとすれば,
お察しの通り衝突時間が上記はいい加減な仮定ですので,
簡単にこのくらい違って来てしまいます.

また,実際には衝突によるエネルギーは,車の変形エネルギー,
熱や音のエネルギーとして消費されます,
これらの散逸分を見積もることは大変難しいです.

衝突時間Δtを仮定するか,似たような実験例(ひしゃげる金属と弾性体など)から
衝突時間を決定する必要があります.

力積と運動量の等価性から求めます.

力×衝突時間=運動量の変化分

速度v,質量mの自動車が衝突時間Δtで衝突して静止したときの衝撃力Fは,
(ご提示のシチュエーションだと向きを考えると下式は
 正負の符号が逆になりますが,打ち消し合って下記と同じFになります.)

F×Δt=m×(v-0)
より,
F=mv/Δt

m=1000kg,v=10m/s(時速36km...続きを読む

Q交通事故での車の衝突力

昨日のテレビで、自転車がぶつかった時の衝突力を衝撃力測定装置を
使って計っていました。
自転車の場合は理解できたのですが、車の場合の衝突力を教えて下さい。
車の速度は徐行程度として、その場合、歩行者や自転車と衝突した場合、
歩行者や自転車には、どのくらいの衝撃があるのでしょうか。

Aベストアンサー

徐行だと時速5km程度でしょうか。
重量差が200倍くらいありますので、自転車や歩行者にとってはほぼ重量が無限大の物体と衝突したのとかわらないです。

たとえば時速4kmで歩いていて、時速5kmの自動車と正面衝突したとします。

ということは、時速9kmで軽く小走りしながら、止まっている自動車に突っ込むくらいの衝撃ですね。
少なくとも怪我はするでしょう。
さらに車がすぐに停止しなかった場合は轢かれる可能性もありますね。

自転車だと10km/h~15km/hくらいでしょうか。
時速20km/h(ママチャリで全速力に近いくらい)で車に突っ込むわけですから、自転車は確実に壊れるでしょうし、人間も吹っ飛びます。


ただし、側面衝突だとまた違ってきますね。

運動エネルギーは、自転車でも車でもE=mv^2(二乗)です。
mが質量、vが速度、Eがエネルギーです。
歩行者と自転車ではじき出されたエネルギーから考えると、同じ速度では
歩行者と車では単純に200倍のエネルギーになります。
もちろん、当たる場所や衝撃を受ける面積などにもかかわってきますので、「衝突力」と一言で言うことはできません。
(車より自転車のほうが尖った部分が多いですよね)
車も、自転車並みの15~20km/h(徐行ではない速度)であれば、打ち所によっては死にいたることもあるでしょう。

徐行だと時速5km程度でしょうか。
重量差が200倍くらいありますので、自転車や歩行者にとってはほぼ重量が無限大の物体と衝突したのとかわらないです。

たとえば時速4kmで歩いていて、時速5kmの自動車と正面衝突したとします。

ということは、時速9kmで軽く小走りしながら、止まっている自動車に突っ込むくらいの衝撃ですね。
少なくとも怪我はするでしょう。
さらに車がすぐに停止しなかった場合は轢かれる可能性もありますね。

自転車だと10km/h~15km/hくらいでしょうか。
時速20km/h(ママチャリ...続きを読む

Q非弾性衝突で運動量はどうして保存されるのでしょうか?

非弾性衝突で運動量はどうして保存されるのでしょうか?

物体A(質量m1,速度v1)と物体B(質量m2,速度v2)が非弾性衝突をする時、(v1とv2は同じ向き、外力無視)
運動量は保存されるのに、運動エネルギーが保存されないのは何故だろうと思って調べてみると、
「運動エネルギーは、衝突による音や熱や変形などで消費されるので、保存則が成立しない」
という説明があり、すごく納得できました。2年前の話です。
そのことを今日思い出し、ふと思ったのですが、逆に、
運動エネルギーが保存されないのに、どうして運動量は保存されるのでしょうか?
音や熱や変形などによって確実に「何か」が消費されたのですから、
運動エネルギーだけでなく運動量も減る気がするのですが………。

別の訊き方もしてみます。
AとBの重心の速度をVとすると、
 V=(m1v1+m2v2)/M  (M=m1+m2)
AとBの運動量の和Pは
 P=p1+p2=m1v1+m2v2=MV となり、
AとBの運動量の和は、速度Vで運動する質量Mの仮想物体Cの運動量に等しいということになりますが、
AとBの運動量が保存されるということは、Cの速度が一定ということですよね。
どうして一定になるのでしょうか?

非弾性衝突で運動量はどうして保存されるのでしょうか?

物体A(質量m1,速度v1)と物体B(質量m2,速度v2)が非弾性衝突をする時、(v1とv2は同じ向き、外力無視)
運動量は保存されるのに、運動エネルギーが保存されないのは何故だろうと思って調べてみると、
「運動エネルギーは、衝突による音や熱や変形などで消費されるので、保存則が成立しない」
という説明があり、すごく納得できました。2年前の話です。
そのことを今日思い出し、ふと思ったのですが、逆に、
運動エネルギーが保存されないのに、どう...続きを読む

Aベストアンサー

>AとBの運動量が保存されるということは

それは近似あるいは理想化です。関係する系の全運動量は衝突の前後で保存されますが、AとBの運動量の和は厳密には保存されません。

>音や熱や変形などによって確実に「何か」が消費されたのですから、運動エネルギーだけでなく運動量も減る気がするのですが………。

例えば、衝突の際に運動エネルギーの一部がA、Bの内部で熱になったとします。熱せられたA、Bは、得た熱のエネルギーを赤外線として放射して元の温度に戻りますが、一般にその赤外線放射は空間に対して完全に等方的(どの方向にも同じ)ではないでしょう。よって、その赤外線は運動量の一部を持ち去り、AとBの運動量の和は保存されません。ただ、マクロの問題では、多くの場合、そのような効果は無視できるほど小さいので、AとBの運動量の和は保存される、といって構わないのです。

ミクロな粒子の非弾性衝突では、衝突によって生じる光子も含めて運動量の保存則を適用する必要が出てきます。

すると問題は、運動エネルギーが有意に減少するマクロの非弾性衝突において、衝突物体A、Bの運動量の和の変化はどうして無視できるほど小さいのか、ということになります。それには二つ理由があるように思います。

(1)エネルギーはスカラー量であるが、運動量はベクトル量であり方向ももつ。
(2)いまの場合、音や熱の生成は散逸過程であり、方向性を持ちにくい。

例えば運動エネルギーの一部が衝突によって熱になる場合、物体全体としての、ある方向性をもった運動が、物体内部の、方向性を持たない熱運動に散逸するわけです。その際、エネルギーはスカラー量ですから、前者から後者への変換に特に問題はありません。しかし、熱運動の方向はふつうランダムですから、熱運動全体としては方向性をほとんど持たず、その運動量はほぼ零ベクトルです。よって、熱運動は衝突前の物体A、Bの運動量をほとんど受け継ぐことができず、A、Bのマクロな運動に伴う運動量はほぼそのまま保存されることにならざるをえません。

音や変形に伴う運動エネルギーの散逸についても、同様に考えることができるのではないでしょうか。

>AとBの運動量が保存されるということは

それは近似あるいは理想化です。関係する系の全運動量は衝突の前後で保存されますが、AとBの運動量の和は厳密には保存されません。

>音や熱や変形などによって確実に「何か」が消費されたのですから、運動エネルギーだけでなく運動量も減る気がするのですが………。

例えば、衝突の際に運動エネルギーの一部がA、Bの内部で熱になったとします。熱せられたA、Bは、得た熱のエネルギーを赤外線として放射して元の温度に戻りますが、一般にその赤外線放射は空間に対し...続きを読む

Q衝撃力(撃力)の単位について

一端をピンで固定した棒を倒した時の最大衝撃力(ピーク衝撃力)を計算したいのですが、自分で調べてみたら短い時間にかかる衝撃力(撃力)は力積から求める事がわかりました。

ですが衝撃力の単位がわからず困っています。
力なのでNであったり、力積のN・sであったり、Gであったり・・・

Gというのは重力加速度9.8m/s^2を1Gと定義したものですよね?
つまりただの加速度ですよね?

衝撃力(撃力)の単位は何故バラバラなのでしょうか?
どれが正しい単位なのでしょうか?
またN→GやG→Nの変換はどのように計算すればよろしいでしょうか?

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 衝撃力という言葉は自分で定義して使うべきでしょうね。物理学では特に合意された単語ではありません。つまり、説明抜きに言っても通じません。

 撃力は物理学でよく使われます。基本的には力積(一番単純には「力×時間」)です。これは、運動量の差と等しい。

 しかし、その物理学的現象にかかる時間(緩和時間とも呼ばれます)が短すぎるので(トートロジーですが、だから撃力と呼ばれている)、撃力の前後の運動量の差から力積を計算で推定します。

 それでも撃力の過程を考察するなら、その定義に立ち返り、力と時間だということになります。力の積分になりますが、力が一定とすれば、単純に経過時間を掛ければいいわけです。

 基本となる式は、ニュートン力学の基本式F=maです。これが力。N(ニュートン)は基本単位を複数使って作られる組立単位で、よく使われるMKS単位系で言えば、kg・m/s^2の基本単位を持ちます。重さの単位でもあり、1kg重≒9.8Nです(重力の強さは地球の場所ごとで異なるので、厳密に=にできない)。

 力が一定であれば、それに秒での時間を掛ければいいことになります。力が一定でなければ、力を時間で定積分することになります。

 そのいう理解を前提として、たとえば衝撃力という言葉を定義して使えばいいわけです。逆に言えば、あらかじめ定義を示さないで「衝撃力は」と言ってしまうと、通じません。
 よく「パンチ力1トンの破壊力」などと言ったりしますが、物理学的には意味不明です。これは作用する面積も示していないし、1000万分の1秒なら、蚊が刺したほうが破壊力あるんじゃないでしょうか。

 あ、そうか。書いていて思い出しました。もし力が「単位面積当たり表示」なら、作用する面積も必要ですね。釘や針が容易に硬いものを貫通できるのは、とがっているからです。

 以前、レコードがあったころ(今でも好事家は持っていますが)、「針先には3トンの力が掛かっています」なんて説明をしていたようです。1cm^3あたりだったか、1m^3あたりだったか忘れましたが。

 その撃力が働いている間の力でもいいし(たとえばN:ニュートン)、運動エネルギー=仕事でもいいし(たとえばJ:ジュール)、仕事率(たとえばW:ワット)でもいいし、加速度でもわけです。もちろん撃力そのままに、力積(N・s)でもOKです。

>またN→GやG→Nの変換はどのように計算すればよろしいでしょうか?

 F=maという基本式から、単位に気を付けて計算すればいいです。

 衝撃力という言葉は自分で定義して使うべきでしょうね。物理学では特に合意された単語ではありません。つまり、説明抜きに言っても通じません。

 撃力は物理学でよく使われます。基本的には力積(一番単純には「力×時間」)です。これは、運動量の差と等しい。

 しかし、その物理学的現象にかかる時間(緩和時間とも呼ばれます)が短すぎるので(トートロジーですが、だから撃力と呼ばれている)、撃力の前後の運動量の差から力積を計算で推定します。

 それでも撃力の過程を考察するなら、その定義に立ち...続きを読む

Q卒業検定に落ちた人!

卒業検定に落ちた人!
(ペーパー試験じゃなくて、実技の方)

どの理由で落ちたか教えてください。
あと10日程で、卒業検定です。
参考にさせてください。

Aベストアンサー

一般的なことは,皆様が書かれている通りです
自分は一発合格でしたが
私の卒業した学校であった,変わったエピソードがあります
参考まで

交差点手前でで一台のトラックが止まっていたのですが
検定車5台の内,先頭の運転手が信号待ちと判断
トラックの後ろに停止,残り4台も同様に停止しました
ところが,トラックは信号待ちではなく
交差点近くの電話ボックスで電話する為に停車していただけだった
検定者は誰も気付かず教官に指摘された
ところが,車間距離が近すぎて,免許所持者なら切り返しで
抜けられるところ,未熟なため列から抜け出せず
全員が100点原点で不合格になった(実話ですよ)

ポイントは状況判断ミスと走行不能による検定中断になったため
一般的なことは皆様書かれているようなことで
おそらく,質問者様もある程度予測できていることも
あると思います
上のような,予測不可能な事態に巻き込まれたとき
如何に判断して抜け出せるかだと思います

運とか,こういう場面に出くわす確立とか
ありますが,平常,冷静を保つことが大事です!!

一般的なことは,皆様が書かれている通りです
自分は一発合格でしたが
私の卒業した学校であった,変わったエピソードがあります
参考まで

交差点手前でで一台のトラックが止まっていたのですが
検定車5台の内,先頭の運転手が信号待ちと判断
トラックの後ろに停止,残り4台も同様に停止しました
ところが,トラックは信号待ちではなく
交差点近くの電話ボックスで電話する為に停車していただけだった
検定者は誰も気付かず教官に指摘された
ところが,車間距離が近すぎて,免許所持者なら切り返し...続きを読む


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