物体が落下したときに物体にかかる力

質問

例えば、野球ボールを高さ１ｍからコンクリートの地面へ落下させます。ボールが地面に衝突した瞬間にボールが受ける力はどうやって出せばよいのでしょうか？
ボールの質量はm(kg)とします。

答えの精度は悪くてもかまいません。
手計算で見積もる方法はありますか？

力積により算出しようと考えたのですが、衝突時間が分からなくて…
衝突時間については、実験により歪みゲージ等を使えば出せると思いますが、まずは手計算だけで答えを出したいと考えています。

どなたか教えてください。
（回答するのに問題設定が不十分であれば、付け足しますのでコメントください）

回答No.3

isa-98

かなり前に微分して遊んでたら教えてくれた。つ＾＿＾）つ

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2752618.html

いくら力積しても無理だと思う。

回答No.2

my3027

>この衝突時間の見積もりは理論計算でざっくりとメドをつけることはできるのでしょうか？
既にいい回答がされていますが、実験的には体重計という方法がいい案だと思います。

計算に拘る場合、どうしても衝突時間が必要になりますが非常に困難です。衝突時間とは物体が減速し始めてから速度０になるまでの時間です。その減速量は変形によるエネルギの吸収の仕方で決まります。その要因は形状、モデル(弾性、粘弾性、完全塑性、塑性）、物性、床との接触方法等となります。簡単なのは均質の弾性円筒の垂直落下かな。。
それでも衝撃波の伝播によるエネルギ吸収を考慮したりすれば複雑ですね。

直感で0.01秒とかの方が、下手に計算するより妥当かもしれません。

お礼

なるほど。
衝突時間は計算で簡単にもとまる代物ではないわけですね。
いろいろ調べてみても、こう計算すれば答えが出るという明確な理論ははないようで、実験によって確かめるのが一番妥当みたいですね。

ありがとうございました。

回答No.1

proto

地面に体重計を置きまして。
ボールが衝突した瞬間に、体重計の針がどこまで振れるかか見ればよいのでは？

例えば、針が10kgのところまで振れたなら、ボールが受けた力は10*9.8=98[N]ということになると思います。

どうしても理論上の話で、計算で出したいのなら、それこそ衝突時間をどうやって見積もるかが問題です。
同じm[kg]でも硬い鋼の玉をぶつけたときと、柔らかいスポンジの玉をぶつけたときとで衝撃が違うように、これはボールの材質と地面の材質によって変わってくるでしょう。

お礼

早速の回答ありがとうございます。

そうですね。実験は別でやるとして、理論上である程度ざっくりとした答えが欲しい状況です。

やはり衝突時間の見積もりが重要になってくるわけですね。
この衝突時間の見積もりは理論計算でざっくりとメドをつけることはできるのでしょうか？