電車車内の貫性力

質問

初歩の物理だと思いますが、子供に質問されて窮しています．考え方を教えてください．
電車車内で急制動等によって壁等に体を打ち付けた場合の貫性力は、立っている場合と座っている場合とでは異なるのですか？単に、その人の体重に比例するのでしょうか？
もし異なるとすれば、人の重心高さが影響すると考えて良いでしょうか？
また、バス車内などでハンドルを切った時生じる遠心力も
重心の高さが影響しますか？
Ｆ（遠心力）＝ｍｖ＾２／ｒ
なのでｖはｒの関数なので角速度ｖに比例することは分かりますが、重心の高さも影響するのか不明です．
経験では立っている方が倒れやすいような気がします．

回答No.1

vanial · ベストアンサー

結論から申しますと、背の高い人のほうが倒れやすいです。

以後、「貫性」は、「慣性」の事と考えて話を進めます。

転ぶ事に関して、重心と慣性に直接的な関連はありません。ではなぜ背の高い人は転ぶ（床に倒れる）のか。
重心はモーメントに関係が有ります。
てこと同じです。力点に同じ力を加えても、そのポイントが支点から遠いほど少ない力で済みますよね。
（長い棒を使った方が少ない力で済む）

人は下半身より上半身の方が重いので、人の重心は腰より上に有ります。ですから座ると重心は下がります。
だから座っている人より立っている人の方がより強く力を受けて、立っている人が倒れやすいんです。
（支点である足（床と接している点）から、より遠く離れた重心を持つ人、つまり立っている人が倒れやすいんです。）

勿論比較するのは同じ重心を持つ人と仮定した話です。

もっと厳密には摩擦力や、剛体であるという問題はありますが、実生活では、ほぼ上の概念で説明できる範囲に収まると思います。

質問にある書き方では人が床や壁にぶつかる倒れ方に慣性が影響する事はありません。
体重に比例して掛っても、体重に比例して動き出しますので、制動によって動き出すスピードは変わりません。
（重い人は慣性で重いなりに力がかかるけれども、動き出すのにもそれだけ大きな力が必要という意味です）

遠心力に関しては、慣性に関わる話ですので割愛します。
倒れる事云々については影響ありません（転ぶ方向については関係あります。制動をかけた時点での進行方向です）。

停車中の電車に静止して飛んでいるハエが、電車が加速した瞬間、どういった軌跡を取るのか考えてみるのも面白いかもしれませんね。

お礼

早々に回答をいただきありがとうございました．
乗客の状態、つまり重心の高さによって倒れやすくはなるが、衝撃については同じと言うことですね？
倒れやすさはモーメントの釣り合いで説明できますが、小学生には難しそうですね！？
実際に立った時と座った時に同じ力で押して、どちらが倒れやすかったか実感させて教えるつもりです．