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衝突荷重の計算式を教えてください
- 衝突荷重の計算式を教えていただきたいです。
- 衝突した時の力（荷重）の計算式を知りたいです。
- 運動エネルギーを力に置き換えることは可能でしょうか。
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高校の物理で力積というのをご存知でしょうか。 公式を挙げますと ｍＶ+ｍｖ＝Ｆｔ ｛ｍ：質量、Ｖとｖは速度（衝突前の速度と衝突後の速度）、Ｆ：力、ｔ：衝突時間｝ ただし、条件があります。 摩擦（動摩擦、転がり抵抗、空気抵抗）は0で考えます。 これから考えると皆様のいわれるように衝突時間というのを数値で示さないと答えが出ないというのがお分かりいただけると思います。 参考になれば幸いです。 うっかりしていました。 ｍＶ-ｍｖ＝Ｆｔの間違いです。 失礼しました。 数値計算はあえてしません。 私のわかる範囲でご説明します。 ある物体がある速度で移動しているとします。 ところがその先に障害物（壁）があり、物体は衝突をしてしまいました。 教科書物理では壁がへこむとかは考えないので当然物体は跳ね返ります。 このとき力が発生し、跳ね返るわけですよね。 壁からしてみれば自分は静止していたときに突然物体が衝突（衝撃力）をしてきました。 この時の力のことを作用・反作用の法則と言うのですよね。 力的には当然イコールといのはご理解いただけますか？ （回答1さんの答えです） ふと思ったのですが、物理の世界での力ということを明確に説明ができますか？ 答えを言うと質量に加速度をかけたものを力といいます。 この加速度というのがクセモノです。 加速度というのは時間に比例しています。 つまり、衝突時間を0と考えてしまうと力は発生しないことになります。 この考えを基にすると力積という考えにつながっていきます。 こんな説明でどうでしょうか。 60m/分＝1m/s,s^2はsの2乗,衝突時間を1秒（Fに対する減速時間）とします (720kg×0m/ｓ-720kg×1m/s)/1s=-720kg・m/s^2=-720N -720N÷9.8m/s^2=-73.469kg ではないでしょうか。 つまり、質量が73.469kgで重さに直すと73.469kgfとなります。 適当です。 1秒としたほうが計算が楽だからです。
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回答がすでに出ているのに、納得できていないのは「瞬間」という時間の長さが不明瞭だからです。質問者のいう「瞬間」とは何秒間（ｍｓ、μｓ？）なのか。「0秒」というのはなしです。時間がなければ動いているか止まっているか判断できませんから。 「瞬間」というのを数値で示さないと衝撃力は永久に求まりません。
お礼
解りましたありがとうございます。仮定して答えをだします。
えーとですね、衝突といっても、要はものすごく短い時間で減速してる わけなので計算式としては回答１、２さんのとおりになるんですよ。 瞬間、といいますが、完全に時間ゼロってことはありえないので。 では実際に０．何秒で減速、停止するのか、というとこれは棒材と鉄壁の 剛性や圧縮強さによって様々に変化するので測ってみないとわからないです。 もし材料の物性値から計算で出す、となるとこれは多分手計算では済まなくて CAEのソフトが必要かと。
お礼
ありがとうございます。厳密な考え方ではなく、壁の強度は無視して ただ単に、６０ｍ／分で流れて来た物が、当たった時に何キログラムエフの 力が働くかを知りたいのですが。 どうでしょうか。よろしくお願い致します。
加速度の計算 この場合、60m/min が、何秒で速度0になるかが問題ですが、それさえはかれば リンク1 https://a.yamagata-u.ac.jp/amenity/Electrochem/Calculation/CalculationWeb.aspx?nCalculationID=48 リンク1で 加速度（このばあい減速ですが）を求め 加速度：A m/s2 速さ ：V m/s 時間 :T s 式 A=V/T https://a.yamagata-u.ac.jp/amenity/electrochem/Calculation/CalculationWeb.aspx?nCalculationID=44 リンク２で 力の計算（ニュートンの運動の第２法則） 力： F N 質量： M kg 加速度： A m/s2 式 F=M*A たぶんうちの部長とおなじ、間違いをしている...うちの部長は、理解出来ませんでしたが ぶち当たる壁が、スポンジのようにやわらかいものだと、衝撃が吸収されます このときの、完全に止まるまでの時間は大きいのでので 加速度（減速度）は小さく→衝撃も小さいです これはイメージできるのですが 鉄のように硬いものだとイメージ出来ないみたいですが 同じ現象がおきてます ただし、硬いので、衝撃は吸収されず、 完全にとまる時間は小さく（1/100秒単位とか、1/1000秒単位になるので） 加速度（減速度）は大きく→衝撃も小さくなります ちなみに、忘れがちですが kgは質量で表す単位で、kgfと同意と考えられていますが （地球上では同じですが）厳密には違う 重力加速度9.80665m/s2 = 1G 1kg の物体は 地球上では１Gがかかっているので 1kg × 1G = 1kg･G = 1kgf 1kgf = 9.80665kgf･m/s2 = 9.80665N
お礼
ありがとうございます。減速ではなく、当たった瞬間の衝撃力（耐力）が 知りたいです。よろしくお願いします。
下記ＵＲＬのオイル式ショックアブソーバの選定式（ＰＤＦファイル） などいかがでしょう。 吸収するエネルギー ＝ 当たった瞬間のエネルギー では？
お礼
ありがとうございます。衝撃を吸収するのではなく、 当たった瞬間の力（耐力）が知りたいです。
お礼
ありがとうございます。皆さんのおっしゃている事は、良くわかっているのですが、棒材の事ではなく、壁が瞬間に受ける力を知りたいのですが それも同じなのでしょうか。（鉄壁とか、クッション材とか材質は関係なく考えた時に、ただ単に当る時の力なんですけど）おかしいでしょうか。 すいません、理解力がなく。もう少しつっこんで下さい。 ありがとうございます。 (720X0-720X1)/1ms=-720000N 約73440?と考えればいいんでしょうか。 ほんとうにありがとうございます。 できれば、衝突時間を１秒にする理由を教えていただけないでしょうか。 よろしくお願いしまう。 解りました。ほんとうにありがとうございました。