円周速度と荷重

円周速度が3m/sで扉が開くときの扉に掛かる荷重を教えてください。
扉幅は540mm　扉高さは1883mm　質量は10kgです。

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2016/10/14 11:43

「速度」では「加重」は出ません。

「一定速度で運動している」のは、同じ速度で運動している人から見れば「止まっている」のと同じですから。

「時速100km/h で走っている電車にかかる荷重」というのと一緒です。

これが「停止」すれば「荷重」が生じます。ただし、これも「一瞬で衝突」するのか、「ゆっくりブレーキをかけながら時間をかけて停止」するのかで、荷重の大きさは全く違います。
「ある速度を、どれだけの時間で変更するか」つまり「加速度」の大きさによるわけです。

質量 10kg で、3 m/s で動いていたものが、0.1 秒で急停止すれば、そのときの力は
　　F1 = ma = 10(kg) * ( 3 (m/s) ÷ 0.1 (s) ) = 10(kg) * 30 (m/s²) = 300 (kg･m/s²) = 300 (N)
です。
　1秒間かけて「ズリズリ」と止まれば、そのときの力は
　　F2 = ma = 10(kg) * ( 3 (m/s) ÷ 1 (s) ) = 10(kg) * 3 (m/s²) = 30 (kg･m/s²) = 30 (N)
　さらに、ゆっくりブレーキをかけて 10 秒かけて止まれば、そのときの力は
　　F3 = ma = 10(kg) * ( 3 (m/s) ÷ 10 (s) ) = 10(kg) * 0.3 (m/s²) = 3 (kg･m/s²) = 3 (N)
です。

　ニュートン(N)は力の単位で、1kg のものにかかる重力が 9.8 N です。重力加速度が 9.8 m/s² なので、おおよそ 10 m/s² とかんがえて、
　F1 : 30 (m/s²) なので、ほぼ「３G」（重力加速度の3倍）
　F2 : 3 (m/s²) なので、ほぼ「0.３G」（重力加速度の1/3）
　F3 : 0.3 (m/s²) なので、ほぼ「0.0３G」（重力加速度の1/30）
という感じです。

　「どのぐらいの時間で止まるか」を考えて、「加速度」で考える必要があります。
　クッションやばねで停止時間を長くすれば、それだけ「加速度」が小さくなって、衝撃は弱まります。

この回答へのお礼

判り易い説明を頂き有難う御座いました。

お礼日時：2016/10/14 12:46

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2016/10/14 11:48

No.1です。

最初のところが、舌足らずでした。次のように、追加の一文が必要ですね。

「速度」では「加重」は出ません。「一定速度で運動している」のは、同じ速度で運動している人から見れば「止まっている」のと同じですから。

「時速100km/h で走っている電車にかかる荷重」というのと一緒です。
時速100km/h の電車に乗っている人には、何の荷重もかかっていません。　　←これを追加。

これが「停止」すれば「荷重」が生じます。　～以下No.1 のとおり