高校物理 力積と運動量

質問

最近運動量と力積について習い始めました。
問題でわからないのがあって、それをぜひ教えていただきたいです。
30m/sで飛んできた質量0.30kgのボールをバットで反対向きに速さ40m/sで打ち返した。ボールとバットの接触時間が0.010秒、そのときのバットがボールに加えた平均の
　　　＿
力Ｆ[Ｎ]はいくらか。
という問題なのですが、
公式のＦx=mv-mv。にそのままあてはめて
でてきたＦが答えでよろしいのでしょうか？

回答No.3

Silicagel

いまのところは
バットがボールに加えた平均の力
バットがボールに加えた力
どのように聞かれてもその公式に当てはめればおっけーです．

例えば，ブランコを後ろから押すことを考えてください．
近づいてきたブランコを押し返すとき，最初ふわっと受け止めて止まったら力入れて押し返しますよね．
最初から最後まで一定の力を出しているわけではないはず．
で，その時々に実際にかけた力が『バットがボールに加えた力』に対応するものであり，
最初から最後まで一定の力をだしていると仮定したときに必要な力が『バットがボールに加えた平均の力』に対応します．
正確ではないですが，イメージとしてはそんな感じです．

その公式はもともとは運動方程式を積分した『平均の力』をだすためのものです．
しかし，0.010秒などの短い時間を考えるなら『平均の力』＝『与えた力』としても差し支えないということで，
その式を『与えた力』をだす式として利用します．

ちなみに￣は『平均の』を表す記号で，
平均の力ならＦの上に￣をつけて『エフバー』と呼びます．

お礼

二度手間ですみません！
でも、よくわかりました！本当にわかりやすくてありがとうございます！＾＾

回答No.2

konta23

もうお分かりでしょうが、OKです。

わざわざ「平均の」となるのは、実際の問題としてボールとバットが接触している0.010[秒]の間、ボールに加わっている力は常に一定というわけではないからです。
-例---------------------
　F[N]
　↑
　｜　　＿_
　｜　/　　 ＼
　｜／　　　　＼
　＋――――――→t[s]
　O　　　　　　0.010
------------------------
しかし、例えば0.005[秒]の瞬間の力を求めることなど無理ですし無駄ですから、平均を求めるだけで十分なのです。
「ボールに加えた力Ｆはいくらか。」としてもよさそうなものですが、厳密性を欠くことになるので、通常は「平均の」を冠します。

お礼

ありがとうございます！
よくわかりました＾＾

回答No.1

Silicagel

いいですよ．
ただし，反対向きの速度にはマイナスをつけることを忘れずに…

補足

ありがとうございます！
平均のＦというのはどういう意味なんですか？
この問題「ボールに加えた力Ｆはいくらか。」
でも同じ答えになるのでしょうか？