発泡スチロールにくるまれてダイブ

質問

だいぶ前から気になっていたことをさっき急に思い出して眠れなくなりそうなので質問させてください。

直径がランドマークタワーと同じサイズの発泡スチロールの球体が、ランドマークタワーの屋上に乗っているとします。その球体の中心には、ベジータやナッパが乗っていた宇宙船くらいのサイズの空洞があります。

僕がその空洞の中で体育座りをしています。

ランドマークタワーは高いので風が強いです。なので、その僕が入った発泡スチロールの球体はすぐに風にあおられて落下してしまうと思います。

そこでなのですが、球体がランドマークタワーのテッペンから地面に落下したとき中に入っている僕はどのようになってしまうのでしょうか？

ふわふわ落ちて無事ですか？それとも急降下してぐしゃっとつぶれて圧死してしまうのでしょうか？
気になって今夜は眠れそうにありません。

この場合、発泡スチロールの球体は近隣のビルなどには触れず、直接地面に落ちたと仮定してください。また、空気の供給も行われており窒息することはないとします。

お願いします。

回答No.2

ewor-03 · ベストアンサー

最初にいる高さは、
ランドマークタワーの屋上＋半径

落下時の高さは、
地面位置＋半径

その結果、ランドマークタワーの高さから落下した
のと同じ事になります。

２９６ｍですね。
ｈ＝ｇｔ＾/２
大体７～８秒秒で地面に衝突します。
（８秒で３１３ｍ落下）

８秒後の速度。
V＝ｇｔ
秒速７８．４ｍ
時速２８２キロで地面に衝突。

検算
ｈ＝ｖｔ/２
３１３ｍ。
ｈ＝ｇｔ＾/２と同じ答え。

F1マシンがいきなりノーブレーキで壁に衝突するのと同じ衝撃加重です。

スチロールが粉々にならず、衝撃を分散出来ない場合、全身骨折によるショック死に至ると思います。

粉々に砕け、数十ｍも中に沈む場合は定かではありません。

但し、地面＝絶対動かないコンクリートです。

コーナーのクッション（力が逃げる場所がる）
と一緒にはしないで下さい。

クッションが移動すれば、衝撃のかかる時間がズレ、
半分以下の衝撃で軽症の場合がります。

２ｍの高さからコンクリートへ飛び降り場合、
骨折の可能性は飛躍的に増加します。

お礼

とてもすばらしい回答です！ありがとうございます。
私はこれほどまでに説得力のある回答を知りません。焦点が絞られ、問題解決に大幅に前進しました！

あとは発泡スチロールが粉々になるかどうかですね。
スチロールが粉々になれば　→　生存
粉々にならなければ　　　　 　→　死去
ということになり、実に単純化されました。ありがとうございました！

回答No.5

Silicagel

うーん，まだみているかわかりませんが，
NO.1さんの話は空気抵抗を考えていないので，正確ではないです．
雨に当たっても痛くありませんよね？
水滴は雲から落ちてきているにも関わらずです．
これは落ちてくる途中に水滴の重さと空気抵抗がつりあい，
ある一定以上速度が上がらないからです．

ランドマークタワーと同じ直径の球体に働く空気抵抗がどれくらいになるかはわかりませんが，
それがパラシュート並に大きければ死ぬことはないかもしれません．

あと，発泡スチロールが崩れて圧力が分散されることと，衝撃の伝播とは余り関係ないですよ．

お礼

ありがとうございます。
回答は24時間受け付ける予定です。

>発泡スチロールが崩れて圧力が分散されることと，衝撃の伝播とは余り関係ないですよ．

これはどういうことを示しているのでしょうか。発泡スチロールが崩れようが崩れまいが私は死んでしまうんでしょうか!?

回答No.4

imoriimori

皆さんは、発泡スチロールの球体が重力加速度でそのまま加速されて地面に激突という前提で回答しておられます。
しかしながら、空気中の話ですので、発泡スチロールの球体が空気抵抗でもって大幅に減速されるかしないかが話の分かれ道かと思われました。＃２様試算の自由落下速度よりもはるかに低い速度までしか行かないのではないかと思ったので、次を参考にちょっと試算してみました。
http://www.ip.kyusan-u.ac.jp/J/nagai/EMA/EMAphys.dyna.pdf
計算間違いをしているかもしれませんが、
発泡スチロール密度１０ｋｇ／立米（かなり低い密度のもの想定）
空気密度１．２ｋｇ／立米
球体半径１０ｍ　（４２００立米、全重４２トン（意外に重い））
と仮定すると、最終速度６６ｍ／秒、時速２３７ｋｍとなりました。地面に達するときはそこまでの速度に達しませんが（これは簡単な計算では済みません）、空気抵抗による減速は存外小さいようで、自由落下の到達速度とそんなには違いません。私は直観的にはもっと減速が甚だしいと思っていました。やはり＃３様の言われるように大径では発泡スチロールといえども空気抵抗の効果はそう大きくはないのですね。だから、球体半径を大きくしたらどうかというと全重が増えて最終速度はさらに増えてしまいます。

これだとやはり無事では済みませんね。ただ、命は助かるという可能性も無くはないのではないかと思います。というのは、球体下端が地面に触れた瞬間から、上からの発泡スチロールからの圧に耐えかねてぐしゃぐしゃっと下端からつぶれてしていくはずです。球体中心部はその間減速時間があります。０．１秒か０．２秒くらいかもしれないですが、そのくらいの時間で平均的に減速すると仮定すると（そううまくはいかないでしょうが）体が受ける重力加速度は２０Ｇ～１０Ｇでおさまるはずですので。
まあこのへんはカンではわからなくて、前提をいろいろ細かく設定し（空洞内のあなたの位置とか姿勢とか、発泡スチロールの剛性とか弾性とか）、シミュレーションしないと答えは出ないのではないでしょうか。

もし２～３ｋｇ／立米の超低密度発泡スチロールが得られたら、最終速度は時速１００ｋｍ以内に押さえられそうで、そうなると、前述球体崩壊時間とかも入れると命は助かる可能性は高まると思いますが。

お礼

ご丁寧に分析していただき大変感謝しております。
発泡スチロールは魚屋さんの通常のものを想定してましたから速度は時速200km以上でてしまうのですね。
想像しただけでこわくてチビってしまいそうです。発泡スチロールがどれだけ衝撃を吸収するかといった、かなり具体的なことはやはりやってみないと分かるわけないですよね。

ありがとうございました。とても参考になる内容でした！

回答No.3

2531kbps

うーん。伝わる衝撃というか、
ダメージ = 速度変化 / それにかかった時間
ですから、中心部の人間は、着地と同時にいっきに止まりそうなので、ダメージ大です。

せめて期待できるのは空気抵抗ですが、空気抵抗が大きく働くのは、軽い物の世界です。アリとか発泡スチロール5mm片とか。

今回の場合、ぎゅうぎゅうづめの発泡スチロールではなく、空気を多く含むすかすかの構造なら怪我一つしないでしょう。

お礼

ありがとうございます！
確かに「ダメージ = 速度変化 / それにかかった時間」ですね。

発泡スチロールなら生還できると思ったのに、死んでしまうという結論がでそうで残念です。
ありがとうございました！

回答No.1

2531kbps

以下はすべて予想ですが、

圧死か全身複雑骨折する。発泡スチロールの欠片は落下速度が遅いけど、大きくなるほど重さに対する空気抵抗の割合が小さくなる。

周囲が発泡スチロールではなく、ぷちぷちだったら怪我しない。弾力があるから。

お礼

早速の回答ありがとうございます。

やはり急降下するのでしょうか！スッキリしました！

しかし、その場合でも衝撃は中央部まで到達するでしょうか？最初の接地面は多少崩れるかもしれませんが、その後、崩れて接地面積が増えるにつれ圧力は分散して、衝撃は中央まで到達しないのではないでしょうか？
それとも仰せのとおり、衝撃が一度に伝わり複雑骨折コースでしょうか。

今夜は眠れなさそうです。