落下の衝撃って…

質問

高さ50ｍ程度から水面に落下するとどれぐらいの衝撃があるものなのでしょうか？以前何かで40ｍ以上になるとコンクリートの地面に落ちたのと同じ状態になるって聞いたことがあるような気がするのですが…。

回答No.3

appaloosa

○次のような設定を考えます。体重６０kgの人が、５０ｍの高さから、水面に腹ばいに落下し、１秒かかって衝撃を受けるとしましょう。
○まず、落下速度を求めます。すると、水面に激突する直前の落下速度は約３１.３m/sになります。
○次に、この人が衝突した瞬間の力積を求めます。力積は「加えた力×加えた時間」であり、これは運動量の「物体の質量×物体の運動速度」に等しいので、６０kg×３１.３m/s≒１８７８.３kg・m/sがこの人の水面衝突時の運動量であり、また１８７８.３N・sが力積になります。
○次にこの力積を、衝撃を受けた時間で割ります。先の設定で、受けた時間を１秒としていますから１で割ります。しかし、この数字の単位はN（ニュートン）ですから、これをkg（便宜上こう表記した）に直すために９.８で割り、最終的に、この人の受けた衝撃は約１９１.７kgとなります。
○一見小さいように見えるのは、衝撃を受ける時間を１秒と甘くしているためです。実際はこれよりはるかに短い時間で衝撃を受けるため、瞬間の衝撃は大きくなります。仮に０.０１秒とすれば、その衝撃は100倍、約１９.１tになります。実際は、空気抵抗・水の流体性により変わりますが、それでも衝撃は大きいでしょう。
お分かりいただけたでしょうか？なお、単位および力学の説明のため参考にサイトを挙げておきます。

参考URL：

http://www2c.airnet.ne.jp/phy/phy/index.html

お礼

回答くださったみなさん、ありがとうございました。そういえば「決定的瞬間」とかの番組でたまに水上スキーとかパワーボートとかの事故の場面が映りますが、あれも抵抗の大きさを物語る例なのでしょうね。

回答No.2

shoyosi

計算上、50ｍから落下すれば、時速112.7kmの速度で激突するのと同じ衝撃です。これぐらいの衝撃ですと、海水であってもかなりのものになります。

回答No.1

SCNK

運動量＝力積の関係です。水面に衝突する姿勢によって減速する時間も変わりますし、重量もかかわってきますので一概には言えないでしょう。