物理に詳しい方に聞きます 車がどれほど危険か

教えて欲しいです。時速80キロの普通車に歩行者がぶつかったとき
どれくらい力学的エネルギーが加わりますか？
ネットで調べると10回建てのビルから落ちたときの衝撃と同じと聞きましたが本当ですか？

No.1 回答者： Dio_Genes 回答日時： 2014/06/21 03:45

　本当です。

そのことを力学計算で検証してみます。

　時速80kmは、秒速22.2mです。空気抵抗を無視できるとして、落下だとどれくらいの高さなのかを考えてみます。

　重力加速度をg（9.8m/s^2）として、高さh（単位：m）から落ちたときに、地面直前で速度v（単位：m/s）になるとします。mは落下する物体の質量ですが、式変形をすると消えます。

　まず位置エネルギーが全て運動エネルギーに変わるので、次の式が成り立ちます。左辺が位置エネルギー、右辺が運動エネルギーです。

　mgh＝(1/2)mv^2
∴gh＝(1/2)v^2
∴h＝(1/2)v^2/g

　v＝22.2[m/s]、g＝9.8[m/s^2]で計算すると、h≒25[m]となります。10階建てのビルの高さくらいになります。

　車との衝突は車が動いてくるのですけれども、車は人と衝突しても、その衝撃ではほとんど減速しません。それを衝突される人の側からいえば、時速80kmの車と衝突するのも、25メートルの高さから落下するのも、同じ衝撃を受けてしまうということになります。

　ですので、時速80kmの車に衝突されるのは、10階建てのビルから落ちるのと同じくらい危険なのです（普通、助からない）。

No.2 回答者： TXV12003 回答日時： 2014/06/21 07:22

１０階建てのビルから落ちた場合、逃げようがありませんが、

自動車の場合はボンネットに手をついて車の上を転がれば、助かる可能性があります。（スタントマンのテクニックです）
また、手足の一部のダメージだけで済むかもしれません。

No.3 回答者： foomufoomu 回答日時： 2014/06/22 23:40

＞ネットで調べると10回建てのビルから落ちたときの衝撃と同じと聞きましたが本当ですか？

うそです。それほど単純な話ではありません。

どちらの場合も、衝突時の速度は 22m/sec になるのは、1番回答の通りですが、
車の場合は、人が跳ね飛ばされるときに人が加速されるためにかかる力になります。ビルの落下では、地面と体の変形で落下のエネルギーが失われるためにかかる力になります。
話を簡単にするため、衝突中に体にかかる加速度(=体にかかる力)は一定と仮定すると

まず、ビルからの落下では
衝突時の地面＋体の変形量を0.05ｍ、とすると
v^2 = 2ax より　a = v^2/(2x)
これより衝突時の加速度は 22^2/(2*0.05)= 4840 [m/sec2] = 494 [G]

車の衝突では、体は平らな地面にぶつかるのと違って、体はぶつかった部分から折れ曲がりながら加速されます。その間に車のバンパーと人が変形する距離を0.5mとすると
v^2 = 2ax より　a = v^2/(2x) = 22^2/(2*0.5)= 484 [m/sec2] = 49.4 [G]

つまり、加速度(=体にかかる力)は変形する量に反比例し、車の衝突では、バンパーの変形が10倍大きいので、体にかかる力は1/10になります。
もし、地面に木箱が置いてあって、衝突時に木箱が0.5m変形すれば、車の衝突と同じになります。

No.4 回答者： chiha2525 回答日時： 2014/06/24 02:48

時速８０キロのクルマが、時速８０キロのまま歩行者にぶつかるというのは考えにくいです。

大抵はブレーキを掛けて減速します。
物理モデルは単純化されているので、複雑な現実とごっちゃにしないように気をつけてください。

No.5 回答者： uen_sap 回答日時： 2014/07/03 12:09

質問の主旨が分からないが、普通車のもつ力学エネルギーのことを言っているなら。

自動車の質量 mとして 1/2*m*v^2・・・あとは計算するだけ。