再度・・・専門的なことですが～衝撃加速度の計算方法を教えてください(-_-;)

質問

3200ｃｃの乗用車が急カーブで、急勾配の坂道の信号待ちのため、停車しているところへ、後方より小雨の中、自転車が前方確認せず走行し、乗用車3200ｃｃの後部バンパーに衝突、バンパーには自転車のタイヤ後と傷と衝突箇所に凹みありですが、このような場合、
どの程度の衝撃があるか『G』の表示が出来る回答をお願いします。

回答No.1

Scull · ベストアンサー

ハイ。
Gの表示は出来ません。加速度Gは、どれぐらいの時間でどれだけ減速したか、と言う数値です。しかしながら、ご質問では自転車の速度も衝突時間も記されていないので、計算のしようがありません。

バンパーがどういう材料で、どれだけの衝撃吸収力があるのか、自転車は減速をしたのかしなかったのか、自転車の変形はどれだけか。

具体的な情報が「何もない」ので、何も計算のしようがありません。

◎1＋1を計算する為には「1という数値」が必要なんです。

お礼

早々の回答ありがとう御座いました。
やはり、そうですよね(^・^)
衝撃加速度が約0.2G程度という結果を出すには、自転車に乗っている人の体重及び自転車の重量、また見通しの悪い急カーブをどれだけの速さ・急な坂道（勾配約15度）でブレーキも掛けず前方を見ないで、停車している乗用車（ホンダのセーバー3200ｃｃ）の後ろ左マフラーの上のバンパー（樹脂使用）に追突し、バンパーにはっきり自転車のタイヤ痕が残りバンパーが凹む衝撃度を出す事は無理ですよね。。。
ところで『加速度Ｇ』とは『減速』?で『ぶつかった』衝撃度ではないのですか?⇒衝撃加速度0.2Ｇと同じ事では無いということですか?

回答No.8

Scull

オオ！本当ですね！5.5m/sです。失礼しました。
となると、減速加速度は1gちょっと。

いずれにしても、0.2gにする為には「2秒以上の減速時間が必要」ですから、これでは「衝突にはならない」と言えますね。普通の急ブレーキです。

計算違い、申し訳ありません。m（＿＿）m

お礼

（*^_^*）
こんばんは～
この度は、何度も同じような質問に根気良くお付き合い頂き有り難う
御座いました。
一面識も無く、このような場をお借りし、ご親切に説明頂き、十分納得
致しました。とても感謝しています。
本当に有り難う御座いましたm(__)m

回答No.7

Scull

あまり人の悪口ばかりでは「アレ」なので、私もちょっと計算してみましょうか。

一般的な自転車では、大体20km/hで走行します。これは秒速に直すと72ｍ/sです。
また、あくまでも一般値ですが衝突時間は大体1秒未満です。多くの衝突では0.2秒程度と聞いていますが、ここではバンパーに衝突した事を考えて0.5秒（s）としましょう。
つまり、0.5sで72ｍ/sの物体が0ｍ/sまで加速（減速）した事になります。これはつまり、144ｍ/s^2に相当します。

重力加速度は9.8ｍ/s^2ですから、この衝突の加速度は14.69387755102G。およそ15gの加速度となります。これは戦闘機パイロットが空戦機動中に失神するほどの加速度になります。
実際には自転車が停止したとしても、乗員はそのまま前に投げ出され、時間をかけて静止する事になりますから、ここまで物凄い加速度で停止はしません。それでも「0.2g」というのがでたらめな数字である事ぐらいは十分ご理解いただけると思います。

お礼

こんばんは～　遅くに申し訳御座いません。
12月8日に回答いただいた
『一般的な自転車では、大体20km/hで走行します。これは秒速に直すと72ｍ/sです。』の所ですが。。。
秒速に直すと72ｍ/sとなっていましたが、20km/hを秒速に直すと
5.5ｍ/sになるったのですが、私の計算が間違っているのでしょうか?
20km/hなので秒速にするには3600で割ってみたのですが。。。
お手数ですが回答の程宜しく御願いします。

回答No.6

Scull

そうですね、私自身が物理・工学は素人なのですが（投稿ではそうしていますよね？）、専門家は「重力加速度を1gで表す」と聞いています。これは「万有引力定数」を表す「G」と区別する為だそうです。
「加速度」を重力加速度との比で表す時には「Gも使われる事がある」のですが、これはまあ、衝突の時には不適切ですね（どれだけ加速しようが、それ自体は衝撃の大きさを表しませんから）。

つまり、衝突の大きさを表現する為に「G」という単位を使う事自体が「きわめて素人臭い事」という事です。

一般的に衝突の事を考える時には、
1.元々持っていた運動エネルギー→質量と相対速度の自乗の積で表されます。

2.衝突時間（減速時間）。

が必要で、双方を微分して「単位時間あたり解放された運動エネルギー量」が衝撃として、物体を破壊する力を持つ事になります。重い物が衝突した方が衝撃は大きくなりますし、減速時間が短ければそれだけ急激に停止した事になるので、こちらも破壊力を増します。それらを含まない（厳密には「G」は加速度なので、減速時間自体は分かりますが）この解答は「現実を反映した数値ではない」と言える訳です。

回答No.5

Scull

ええと。整理しますと、0.2Gという「衝撃」を自転車が3200ccの後部に当たったという事だけで、計算したというんですか？一応乗員と自転車の重量だけは分かる、と。

それじゃ「でたらめ」ですよ。実験もシミュレーションもせず、数値が不明なままで計算出来たなんて（笑）。

そもそも専門家なら加速度Gをgと書くはずですし。衝撃についてはよく「何キログラムの物が当たったぐらい」という比喩も使われますが、加速度で書くのはあまり使いません（物理的に意味がないからです）。
正確を期してN（ニュートン）やJ（ジュール）などで表すなら意味がありますが・・・。
「衝撃をGで表す」という時点で素人以下ですし、仰る条件では加速度も分かりません（衝突後に静止したとしても、加速度とは「どれだけの時間でどれだけの速度変化があったか」ですから、衝突時間も衝突前の速度も分からないままでは計算のしようがありません）。ましてやその加速度をわざわざ重力加速度に換算する意味が分かりません。

その0.2Gという数字には、何の意味もないと考えますが。

お礼

この度は大変ご迷惑をお掛けしました。
ご推察の通り、
初めに『0.2Gという「衝撃」を自転車が3200ccの後部に当たったという事だけで、計算した』ということを端的にご説明すればよかったのですよね(^_^;)多大なお時間を頂き申し訳ありませんでした。
にもかかわらず。。。
もう一つ質問御願いします。
前々回も⇒加速度Ｇをｇで表して、今回も専門家ならと?
Ｇとｇの違いは何でしょうか?ネットではＧとありましたが。。。
都度可笑しな問い合わせで申し訳ありませんm(__)m

回答No.4

Scull

つまりこれは「記述者が実験データを持っていた」と言う事だと思いますよ。バンパーの凹みと、実験データをつき合わす事が出来て、衝突時の減速度を概算出来たのでしょう。

質問文からは推測する事しかできませんけれども。

お礼

くどいようですが。。。
もう一度、回答御願いします。
記述者が何度と無く言葉にしているのは『拭けば（タイヤ棍）汚れは取れる』と『自転車が当たったぐらいで』と言うことですが、タイヤのゴムの付着もバンパーの凹みを知らないようでした。
実験はしていないで光学式より算出したと聞きました。
今まで何度も回答していただいて、上記のような話の中で0.2Gの値を求めるのは不可能かと思ったのですが。。。
まだ、他に算出出来る方法はありますか?
面倒なことばかりお伺いして申し訳ありませんm(__)m

回答No.3

Scull

どれだけの衝撃があったかを知る方法はあります。

それは「実験」です（通常、交通事故などでこれこれの衝撃という時は、実験によって知った数値になります。何しろとにかく計算で知る為にはとても多くの数字を知らなければいけませんから！）。

予め「これだけの運動エネルギー」というように設定した自転車（＋乗員分のおもり。多くはダミー人形）を、実際のバンパーに衝突させるのです。速度を色々変えて、「同じ凹み」が出来れば、それが衝突の再現になる。

こういう実験を国土交通省などで繰り返して色々なデータを蓄積する訳ですね。

実験が不可能な場合はコンピュータシミュレーションも使用されます。いずれにしても、人間が紙と鉛筆で計算して知る事はほぼ不可能です。

お礼

度重なる問い合わせにお付き合い頂き有り難う御座いました。
現実では一般人がシュミレーションを手がけるのは無理な事ですね＾＾
この度は、色々教えて頂き有り難う御座いました。少しですが物理の
面白さが解ったような気がします。もっとも物理のぶ。。。も齧れていませんが＾＾　勉強になりました。m(__)m
図々しいのですが、最後に一つ考えて頂けますか?
『0.2G程度、即ち、縄飛びにより発生する上下加速度の6％以下の負荷』と書かれているのですが、この0.2Gをどのようにして算出出来たのか?　自転車の重量が（＋乗員分）解っているだけでは計算できない筈なのに、どうしても納得出来なくて。。。

回答No.2

Scull

よくある誤解ですが、gと言うものは重力加速度（9.8ｍ/s^2）を1とした時の加速度の事です。ですから0.2gという時には、1.96m/s^2で加速（減速）したという事でしかありません。
今回のケースでこれを算出する為には、

1.衝突直前の自転車の速度。
2.乗員も含めた自転車の重量。
3.バンパーを変形させるのに必要な運動エネルギー（衝撃）。

が必要です。1と2でバンパーに与えた運動エネルギー総量が分かり、3で割る事で実際の衝突時間が計算出来ます。衝突後の自転車を0ｍ/sとするならば、これで自転車の減速、つまり減速gが分かります。
ただしこの方法は「バンパー以外に自動車が変形していない事」などが必要で、あまり実態を反映しているとは言えません。

お礼

こんばんは。
再度の回答ありがとう御座います。
(3)のエネルギー（Ｅ）を求める事も、(2)の重量が解っていても、(1)の速度が解らなければ衝撃度は出せないと言う事で、0.2Ｇを出す為には、時間や距離が解らないのに算出出来ないと言うことですね。。。
そもそも衝撃加速度＝加速度ではない!！
衝撃度（エネルギー）Ｅ＝エネルギー保存の法則と言う事で、
Ｇ（重力）＝加速度なので違うものということですね。
と、言う事はバンパーのみが凹んでいる度合いからも衝撃度（Ｅ）を求める事も不可能で、どれだけの衝撃があったか立証出来ないということですよね?
バンパーの凹みから衝撃度を出すには何の方法も無いのでしょうか?
変な質問ばかりで申し訳ありません。