簡単な物理計算？

質問

ちょっと仕事でお客さんから聞かれたのですが、物理音痴でぜんぜん判りません。相手もたぶんコチコチの文系ですので、私と同じと思います。

　質問は、簡単に言えば以下のようです

　　　20kgの重さの物が時速100kmで走っていたら、それを止めるには、どれだけの力が要るのか。

要は20kgのボールをダンボールに入れて運ぶのですが、もし高速道路で事故にあっても壊れない梱包としては如何ほどの強度が必要なのか知りたいようです。

下はともかく、上の質問だけでも答えれれば面目が立つのでお願いします。

回答No.4

choppy

いくつかの仮定が必要なので、答えは出ないように思います。20kgが100km/hということで、物体の運動量(質量×速度)は計算できます。しかし運動量は力積(力×力の作用時間)と等価ですので、力の作用時間(ボールが衝突している時間)を決めないとこれだけでは力が求まらないのです。また仮にこの力が求まったところで、「この力に耐える梱包の強度は？」という問いに答えを出せないと思います。瞬間的に作用する力は計算するのが難しく(最近の列車脱線事故も同じ)、梱包と力の関係をつけるのも難しいからです。
高速道路の事故ではさまざまな状況が想定されます。ダンボールごと投げ出されて道路に叩きつけられるかもしれませんし、何かの荷物がクッションになるかもしれません。どんな状況でも中身が壊れないという保証が出来る梱包などありえません。
結論としては、最善をつくす、でいいのではないでしょうか。

回答No.3

kochory

あなたの出された条件だけでは答えは出ません。

同じ20ｋｇのボールでも、ボウリングの玉のようなものだったら
相当の衝撃が加わっても壊れないでしょうし、
逆に飴細工で作ったボールだったら、ちょっとした衝撃でも
ばらばらになってしまうでしょう。

対衝撃性は重さだけでは測りようがありません。
（どういう素材でできているかが問題なのです）
お客さんにそのように伝えて、より詳しい情報を教えてもらってください。

お礼

皆さんありがとうございます。まず、自分の無知がよく分かりました。

　結局よく分からないのですが、素材と衝撃の時間が分かれば考える事が出来るのでしょうか？
　素材はガラスで時間はよく分からないのですが、通常はどれくらいなのでしょうか？

回答No.2

ojisan7

>20kgの重さの物が時速100kmで走っていたら、それを止めるには、どれだけの力が要るのか。

どのくらいの時間をかけて、止めるのかを決めないと、力は求まりません。F=ma,v=atの2式を使って、考えてください。

衝突による衝撃でしょうから、短い時間でしょうね。車が衝撃を和らげる構造になっていれば、その分衝突の時間を長くできますので、衝撃力は弱くなります。ご自分で、衝突時間をいろいろ設定してみて、確認してください。

回答No.1

0123456789A

単純そうで中々難しい問題だと思いますよ。
というのも問題がすこし大雑把すぎるからです。
まず、運動しているモノを止めるのには時間がかかります。
理想的に一瞬で止めるにはどんな重さのものでも速度を持っていても無限大の力が必要になります。
初等的には数式で

ΔｔF＝m(v-v')

とかけます。
Δｔは止めるまでの時間、Fはその力、ｍはものの質量、ｖは止める前の速度、ｖ’は止めるわけですからゼロです。
なので、、、

F＝20[kg]x28[m/s]÷Δｔ[N]

となります。[N]はニュートンという力の単位で
1kgのものを1秒間で1[m/s]の速さに加速させる力です。

申し訳ありませんが後者については複雑すぎてわかりません。
梱包する状況にもよるでしょうし。。。