等速度と加速度

質問

これについて調べてみましたが、イマイチ感覚的に飲み込めません。そこで物理に明るい皆さんにお尋ねします。

【Ｑ－１】　加減速するということは、物体の衝突時のエネルギーにどういう影響を及ぼすのでしょうか？

【Ｑ－２】　衝突前の速度は、なぜ物体の衝突エネルギーに関係するのでしょうか？

【Ｑ－３】　仮に、等速度で物体の衝突が起きた場合、加速度は度外視して算出されるべきなのでしょうか？

【Ｑ－４】　頓珍漢な質問であるとは弁えております。上記の質問内容に錯誤がありましたらご指摘願います。

　以上、よろしくお答え願います。

回答No.1

noname#137826 · ベストアンサー

「衝突エネルギー」というのは、物理学で一般的に定義された量ではないでしょう。
そこで、ここでは、

(衝突エネルギー) = (衝突前のエネルギーの総和) - (衝突後のエネルギーの総和)

と定義することにします。

例えば、動いている自動車が壁に衝突して止まる、ということを考えてみましょう。
すると、

(衝突直前のエネルギーの総和) = (自動車の運動エネルギー)
(衝突直後のエネルギーの総和) = 0

です。つまり、

(衝突エネルギー) = (自動車の運動エネルギー)

となります。
運動エネルギーは、自動車の速度の2乗に比例しますが、加速度には直接関係しませんね。
したがって、

(A-1)
加減速により衝突直前の速度が変わります。そのことで「衝突エネルギー」が変わります。

(A-2)
上記の通りです。「衝突エネルギー」は運動エネルギーに関係しているからですね。

(A-3)
(文脈から「衝突エネルギー」が算出されるべき量であると仮定します。)
度外視というか、加速度は関係ない量であることは上記の通りです。

お礼

ご回答いただきありがとうございます。参考になりました。しかし、まだ理解できていないので補足質問にお答えいただけたら有り難く思います。

補足

F=maでは、運動エネルギーを求められませんか？よろしければお答え願います。

回答No.6

noname#137826

#1, #3 です。

単純化してに言ってしまうと(話を簡単な力学の世界に限ります)、ある物体に着目したときに、

力というのは、物体に対してはたらき、物体の運動状態を変えうるもの、
運動エネルギーは、運動している物体そのものが持つエネルギー

という理解でどうでしょうか？

数式を出して説明しても腑に落ちない辺り、数式での理解と感覚的な理解に乖離がありそうですね。
この際、感覚的に疑問を表現していただいた方が、疑問の直接的な解決につながるかもしれません。

お礼

ご回答いただきありがとうございます。力とエネルギーを混同していました。やっと合点が行きました。加速度は車に乗っていると体感できますね。何度もお答えいただいたおかげで理解の助けになりました。改めてお礼申し上げます。

補足

この欄をお借りして、一言申し上げます。この度は私の初歩的な錯誤がありましたので、ご回答内容に大きな差異がつきづらく、しかもお二人に３回づつ回答をいただき、甲乙つけがたいものとなりました。つきましては、先着順のポイント進呈となることをご了承願います。誠にありがとうございました。

回答No.5

noname#100814

＞速度ｖを微分して、加速度ａを求める必要がないのはなぜでしょうか？

　運動エネルギー1/2mv^2には加速度は含まれていないからです。
　お尋ねの事柄では、＃１のお答えにあるように、加速度は無関係なのです。
　質問者さんがおっしゃる衝突エネルギーという用語はありませんので、
衝突したときにその物体が持っていた運動エネルギーのことだとしますと、
その大きさは物体が衝突した瞬間での速度だけに関係します。
　つまり、衝突に至るまでのその物体の運動が、
等速運動であろうと加速度運動であろうと結果は同じなのです。

お礼

ご回答いただきありがとうございます。物理に疎いもので、ごった返していました。求める事柄が違えば計算式が変わりますね。何度もご回答をいただいたので、やっと疑問が氷解しました。改めてありがとうございました。

補足

この欄をお借りして、一言申し上げます。この度は私の初歩的な錯誤がありましたので、ご回答内容に大きな差異がつきづらく、しかもお二人に３回づつ回答をいただき、甲乙つけがたいものとなりました。つきましては、先着順のポイント進呈となることをご了承願います。誠にありがとうございました。

回答No.4

noname#100814

＞F=maでは、運動エネルギーを求められませんか？よろしければお答え願います。

　求められません。
　運動エネルギーは 1/2mv^2 ですので速度vが必要です。

お礼

ご回答いただきありがとうございます。高校に実質一学期しか通っていないうつけ者ですので、訳がわからないのです。ご指南は大変に役に立ちます。

補足

速度ｖを微分して、加速度ａを求める必要がないのはなぜでしょうか？よろしければお答え願います。

回答No.3

noname#137826

F = ma は運動方程式のことですね？
扱われている量は力なので、エネルギーは次元が異なる量ですよ。

お礼

ご回答いただきありがとうございます。私はどうも混乱しているようです。調べても「力」を把握できていません。お教えいただいて大変に助かります。

補足

力と運動エネルギーとでは、何がどう違うのでしょうか？よろしければお答え願います。

回答No.2

debukuro

１、加速されて現在の速度に達したのであって衝突する瞬間の加速度は衝突に影響しません
あくまでも衝突したときの速度です

２、既に出ていますね

３、衝突によって加速度を受けます（減速されるから)
減速されても加速度です：減速度ではありません
衝突直前の運動は慣性運動なので静止しているとして扱います
衝突によって瞬時に停止したのなら
加速度の式：m/s^2
のｓがゼロですから計算による加速度は無限大
実際には変形されるのに時間を要するからｓはゼロにはならず従って加速度は無限大にはなりません

お礼

ご回答いただきありがとうございます。参考になりました。しかし、まだ理解できていないので補足質問にお答えいただけたら有り難く思います。

補足

F=maでは、運動エネルギーを求められませんか？よろしければお答え願います。