物体Ａ（質量500ｋｇ）がＸｍ/ｓの速度で移動中物体Ｂと衝突し、逆向き

質問

物体Ａ（質量500ｋｇ）がＸｍ/ｓの速度で移動中物体Ｂと衝突し、逆向きに7ｍ/ｓの速度で跳ね返された。

物体Ａが受けた力の大きさが10ｋＮ、衝突時間が1秒だったとき衝突前のＡの速度Ｘは何ｍ/ｓか？

摩擦抵抗その他外力は考えないものとする。

どなたか求め方、使用する公式など教えていただけませんか？

回答No.2

T-gamma · ベストアンサー

＞kgｍ/sとkgm/ssなので1kgfが9.8ｍ/ssと考えてみましたがやっぱりわかりません。

”kgｍ/sとkgm/ssなので”の意味が分かりませんが、1kgf=1kg×9.8m/ss=9.8kg・m/ss=9.8Nです。
（今回の問題を解く上ではあまり関係ないですが、重要なことです）

＞答えがでません。問題がまちがっているんでしょうか？

いいえ、間違っていません。
少し言葉がきついのかもしれませんが、この辺りの話をほとんど理解されてないように思いますので、勉強しなおされることをオススメします。
（質問者様が学生であり、物理が必要な立場にいるならなおさら…）

まあ、苦言ばかりもなんですし、自分なりに考えもされたようなので、解答例を…

この問題は
物体Ａの運動量変化＝物体Ａの受けた力積
で解きます。

物体Ａの質量をｍ、衝突後の速さをｖ、物体Ａの受けた力をＦ，衝突時間をｔとします。

物体Ａの運動量（質量×速度のこと）は
衝突前：ｍｘ
衝突後：ｍｖ
よって運動量変化は
ｍｖ－ｍｘ＝ｍ（ｖ－ｘ）
※変化量は”変化後”-”変化前”です

また、物体Ａの受けた力積（力×時間のこと）は
Ｆｔ

これが等しいので
ｍ（ｖ－ｘ）＝Fｔ

文字ばっかりで嫌でしょうから、そろそろ数値を代入しますね。

ただ、その前に単位にいて少し…
物理ではＭＫＳＡ単位系といって長さはm,質量はkg、時間はs(秒),電流はAを基本的に用います。それ以外の単位はこれらを組み立て考えられます。
例えば、力の場合
F=ma
ですから、質量と加速度をかけた単位と等しいはずなので、
kg・m/ss
が力の単位になります。
ただ、これだと面倒なんで昔の人が
kg・m/ss＝１Ｎ（ニュートン）
と決めたわけです。
何が言いたいのかといいますと、力の単位をあわせる場合、”Ｎ（ニュートン）”以外の単位を用いてしまうとＭＫＳＡ単位系に当てはまらないので、計算が違ってしまうのです。ｋＮやkgfは使っちゃダメなので気をつけて下さいってことですね。（必ずＮに直してから代入すること）

前置きが長くなりましたが
ｍ＝５００ｋｇ
ｖ＝-7m/s(物体Ａが最初の進行方向を正としました)
Ｆ＝－10000N(最初の進行方向と逆向きなので－がつきます。また、前置きの通り単位はＮに直します)
ｔ＝１ｓ（ｓは秒のことです）

ってことですので
500（-7－ｘ）＝-10000×1
-7－ｘ=-20
ｘ=13
ってことで最初は13m/sの速度であったわけです。

繰り返しになりますが、（必要であるなら）再度しっかりと勉強をすることを薦めます。

※希望があれば、目的にあった参考書や勉強方法くらいはアドバイス致しますので

お礼

回答ありがとうございます。

単位の違いの勘違いをしておりました。自身で最初に出した解答があっていました。

最初の速度がプラスの力積として逆向きの力はマイナスの力積として衝突前速度v1衝突後速度をv2

とした時、力積の式のFt＝ｍｖ2－ｍｖ1に代入して

(kgm/ssにsをかけることでkgm/sになるってことですね！！！)

‐10000×1＝‐(500×７)－(500ｖ1)

　　500v1＝-3500＋10000

　　　　　＝6500

　　　　v1＝6500/500＝13(m/S) ってことですよね。

＞※希望があれば、目的にあった参考書や勉強方法くらいはアドバイス致しますので

　↑　参考書はとりあえず何冊かゲットしました。よい勉強法などあればご指導ほどお願いいたします。

回答No.3

T-gamma

うん、確りと考えていらっしゃるようで安心しました＾＾

勉強方法って言っても大したことはアドバイスできませんが・・・

オススメの参考書は
『物理のエッセンス』
『わくわく物理探検隊』

の２つです。自分で一から物理の解き方を見に付けるには、エッセンスはかなりの良本です。問題集として、同系列の「良問の風」「名門の森」（コッチはやや難しいかな）等をやっていけばそれなりに力もつくでしょう。
もし、エッセンスを読んで内容がしっかり分からなければ、橋元流で有名な橋元先生の「物理をはじめからていねいに」を導入として読むことを薦めます。ただし、こちらは分かりやすい反面、問題演習が少なく、しかも物理I以上II以下っていう中途半端な範囲しか抑えていません（要するに旧IＢがメイン）。したがって、あくまで導入に使うのがベターだと思います。

あと、もう１冊薦めてある『わく物』は、個人的には奇跡の参考書だと思っています。
あれほど、高レベルな内容を、分かりやすくまとめた本は他に知りません。
ただ、簡単そうな割にかなり難しいレベルまでやっているので、ある程度力を付けたあとの方がいいのかもしれません。
（実はこの本は旧課程の内容のまま再販された本です。新課程に対応されていないため、絶版だった時代はヤフオクなどで高価格で売買されていたほどの本です。I・IIの内容なら旧IＢ・IIの劣化版なわけですから、旧過程でも問題ないわけですからね。）

まあ、そんな感じで良本の参考書である程度勉強して問題集をやっていけば、物理なんて割りと簡単な科目だと思います。
必要なのは
”エッセンスを正しく理解”（よく聞く”全てを公式って考えるとＮＧ”ってことです）
”演習量”（ある程度解けば、解き方は身につくものです）
の２つですね。

お礼

回答ありがとうございます。

参考書については本屋さんめぐりしてきます。i-padでも探してみます。

回答No.1

T-gamma

物体Ａの受けた力積＝物体Ａの運動量変化

この関係で解けるるはずです。
符号（運動方向を正とすると衝突後の速度は－７ｍ/ｓ、受けた力は－１０ｋＮ）
単位（運動量の単位はkg・ｍ/s、力積はＮ・ｓ＝(kg・m/s^2)・ｓ＝kg・ｍ/s。要するにkNのままだと単位が合いません）
に注意すれば大丈夫です。

お礼

回答ありがとうございます。kgｍ/sとkgm/ssなので1kgfが9.8ｍ/ssと考えてみましたがやっぱりわかりません。答えがでません。問題がまちがっているんでしょうか？－１０ｋNの力で７ｍ/s×５００kg？
わからないです。ギブアップです。