物理の質問です

Question

1kgの鉄球と1kgのスーパーボールがあったとします。

鉄球とスーパーボールを同じ速度で壁に投げつけた時、
破壊力はスーパーボールの方がありますか？
（反発力で壁を押す分？）

密度や接地面積は同じとしてください。

yhr2 · Accepted Answer

物体が、壁にぶつかって壁に「力」を加えることによって、壁に（そして物体自身にも）ダメージを与えます。

この「力」が「衝撃力」ですが、「力積」という概念で説明できます。つまり、「硬いものは、短時間で運動の大きさ（運動量）を壁に伝える」ので「衝撃力」が大きく、「柔らかいものは、時間をかけて運動の大きさ（運動量）を壁に伝える」ので「衝撃力」は小さくなります。
コンクリートの床に落ちたガラスは割れますが、クッションやスポンジに落ちたガラスは割れずに済みます。

運動量（の変化）＝（力）×（時間）

ということで、この「（力）×（時間）」を「力積」と呼びます。
「運動量」は「（質量）×（速度）」で、「運動の大きさ」に相当する物理量です。「運動エネルギー」とは違いますが、「運動エネルギーに似た、運動の大きさを表わすもの」と考えればよいでしょう。
（質量を m、速度を v とすると、
　　運動量 = mv
　　運動エネルギー = (1/2)mv² ）
↓　正確には：
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/unndouryou/unndouryou.html

「鉄球」では、瞬時に「運動量」が壁に伝えられますが（「時間」が小さく、「力」が大きい）、同じ運動量を持つ「スーパーボール」だと時間をかけて「運動量」が壁に伝えられるので（「時間」が大きく、「力」が小さい）、衝撃は「鉄球」の方が大きいのです。

#1 さんへの「お礼」に書かれたことについて。

＞１．同じスーパーボールを高速、低速で投げた場合、高速の方が壁に負担がかかる。

はい、そうです。高速の方が「運動量」が大きいので、「力積」の「力」も大きくなるからです。

＞２．鉄球とスーパーボールを比較する場合、スーパーボールは速度が変形に使われ、破壊力が落ちる。

それに近いですが、「速度が変形に使われ」というのが、「運動量がぜロのなるまでの時間が長い」ということです。「力積」の「時間」が長い分、「力」が小さくなります。

＞３．初めの条件で高反発のものと低反発のもの（鉄球やスーパーボールに限らず）を比較する場合、低反発のものの方が破壊力（壁への負担）が大きいと言える。

「反発」は、また違った要素です。「力積」の「時間」を長くするのに、「弾力」で「時間をかける」こと以外にも、「単なる変形」たとえば「泥んこ玉」が「ぐちゃっ」とつぶれるような場合もあり得ます。この場合には「跳ね返り」がないので「反発」ではありません。
「クッション」や「スポンジ」なども、「反発」というよりは「速度の吸収」ですね。
「泥」（変形）や「吸収」も「低反発」ではありますが、衝撃力を小さくする効果あります。
衝撃力を小さくするには、「力積」の「時間」を大きくする。つまり「衝撃のかかる時間を長く引き伸ばす」ということです。

angkor_h · Answer

No.1です。

> １．同じスーパーボールを高速、低速で投げた場合、高速の方が壁に負担がかかる。
⇒　速度(の二乗)はエネルギーなので、そのようになります。

> ２．鉄球とスーパーボールを比較する場合、スーパーボールは速度が変形に使われ、破壊力が落ちる。
⇒　そうです。変形が復元して跳ね返るエネルギーになっています。

> ３．初めの条件で高反発のものと低反発のもの（鉄球やスーパーボールに限らず）を比較する場合、低反発のものの方が破壊力（壁への負担）が大きいと言える。
⇒　「低反発」の状況(定義)にもよるでしょう。
　粘土は反発せず、横に広がります。
　方向を変える(変形する)ことでエネルギーを消費した、と言えます。

angkor_h · Answer

スーパーボールは弾力があるので、自分の運動エネルギーを弾力に変え、
放出エネルギーが減少します。
一方鉄球はそれが無いので、エネルギーを壁破壊に変えてほとんどを放出するでしょう。

物理の質問です

物体が、壁にぶつかって壁に「力」を加えることによって、壁に（そして物体自身にも）ダメージを与えます。

No.1です。

スーパーボールは弾力があるので、自分の運動エネルギーを弾力に変え、

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