Q物体Bが物体Aに衝突した時の衝撃は？

質問

Q物体Bが物体Aに衝突した時の衝撃は何kg(N)でしょう？

物体Bの
・進む速さ＝時速250km
・質量＝1kg(10N)
・尖った先端部分の面積＝1cm2
※空気抵抗や摩擦などは無いものとする。

物体Aは
静止しており、動かないものとします。

最も分かりやすい回答の正解者には250知恵コインを差し上げます。

回答No.1

noname#195146 · ベストアンサー

衝突の緩和時間（衝突開始から終了までの時間）、あるいは衝突による双方の物体の変形などを設定しないと、おおざっぱな計算ですら、やりようもありません。

　たとえば、物体Bがどれだけ軽くても、どちらも変形がない、あるいは衝突が一瞬（経過時間0）であれば、かかる力は無限大になります。

　おおまかな計算は、たとえば以下のようにできます。

　物体Aを変形しない壁と仮定し、物体Bの質量をm、速度をvとし、壁に垂直に衝突するとします。衝突における力が一定のFになるとします（衝突断面積に無関係なことに注意）。衝突後、物体Bは静止するとします。

１）緩和時間がΔtと分かる場合

　力積と運動量の関係は、mv=FΔtであるので、F=mv/Δt。

２）衝突で物体Bが衝突方向に長さΔL縮むと分かる場合

　運動エネルギーと仕事の関係は、(1/2)mv^2=FΔLであるので、F=(1/2)mv^2/ΔL。

P.S.

　もし物体Bが同じ速度で跳ね返されるとすると、かかる力Fは2倍になります。

　貫通してしまう場合は、貫通後の物体Bの速度Vに依存し、力Fは物体Bの速度をv-Vとすればよいです。

　衝突時の圧力Pは衝突における断面積が一定のSだとすれば、P=F/S。

お礼

Yahoo知恵袋でも同じ質問をさせえいただきました。

問題は不十分な点がありました。申し訳ございません。

すごくわかりやすい回答をありがとうございます。