破壊は運動量と運動エネルギーのどちらで表すべきか

質問

ある物体が他の物体に衝突したときに示す破壊力は運動量と運動エネルギーのどちらで考えるべきでしょうか？
「破壊」あるいは「破壊力」の定義は物理学では存在しないようなので答えは無いのでしょうか？

回答No.2

naniwacchi

こんにちわ。

破壊というと、衝突であったり、構造物の崩壊であったり、いろいろありますね。
少し感覚的に思ったことなのですが、「使い分け」が必要なのかと。

・たとえば、車が衝突して車体が破壊されるようなときは、
衝突時に加わる「撃力」が影響してきます。
（撃力に対する強度がどうなっているのか）
このときには、運動量で考えることになります。

・破壊でも、「物体が動かされること」でおこるものもあると思います。
このときには、運動エネルギーで考えた方がいいと思います。

・同じ速さで動いていたとしても位置エネルギー（高さ）が異なれば、
落ちてきたときの運動エネルギーは異なります。
これは落ちてきた速さの違いとなり、結果として運動量の違いになってくると思います。
運動エネルギーだけでなく、位置エネルギーと合わせた「力学的エネルギー」として考えるべきかもしれません。

先の大地震のときにもありましたが、

＊津波の高さが高くなったことで地面に波が落ちてきたときの速度が大きくなり、
コンクリート壁が破壊された（運動エネルギーから運動量への置き換え）。

＊堤防などが流されたりしたのは、水全体の持つエネルギーが大きかったため。

といった解釈ができるかと思います。

お礼

ご回等ありがとうございます。
状況によっていろいろありますね。
参考になりました。

回答No.1

sanori

こんにちは。

たとえば、弾丸を土に撃ち込んだとき、止まる深さは基本的に弾丸の運動エネルギーに比例します。
これの演繹を考えると、変形量は基本的に運動エネルギーに比例すべきものです。

一方、コンクリートをはさみ、はさむ力を徐々に上げていくと、ある力をかけたところで降伏（破壊）します。
つまり、破壊するか否かの境目は、基本的に力（あるいは応力、圧力）で考えるべきものです。

お礼

ご回等ありがとうございます。
圧力ですか。同じ力で押しても針と指の先では違いますからね。
参考になりました。