速度について

質問

例えば時速１００ｋｍで移動する物体が停止するとき、必ず８０ｋｍとか３０ｋｍを経て停止するのでしょうか？
いきなり１００ｋｍ／ｈ→０ｋｍ／ｈという急ブレーキは物理的に可能なのでしょうか？

回答No.14

Yosha

>しかし両者の減速は両者が衝突してから、つまり両者間の距離がゼロになってから開始される訳ですから、

>移動物体同士が正面衝突する場合はどう理解すれば良いのでしょうか？
接触してからお互い減速することは不可能に思えるのですが…。

>衝突した後、ナノ秒かミリ秒の間に減速しようとしても両者は接触してしまっているのですから、両者同時に減速することは不可能なように思うんですが…。

>衝突の場合、物体同士が接触する、つまりお互いの距離がゼロになることによってはじめて減速が開始するわけですから、どうやってその制動距離を確保するのか、どこに減速のための空間があるのか

皆さんが、なんとか分かってもらおうと口を揃えて説明されていますが、あなたの頭の中では、固定観念が充満していて、それを理解しようとしていないようですね。
兎は亀を絶対に追い越せない。兎はある時間後に半分の距離にいる。またある時間後にまた半分の距離のところにいる。半分の点は無限に有るから、従って絶対に追い越せない。この話によく似ていますね。
話の中の条件を無視して突き詰めていくとこのような結果になります。

あなたの疑問点である、衝突した瞬間のことを易しく考えてみましょう。

分かり易いように、非常に鋭い頂点を持つ２つの円錐が頂点どうしで衝突をしたと仮定します。

まず、最初に衝突する点は円錐の頂点です。頂点(接触点)は非常に軽く質量がほぼ０と考えれば、たとえ100Ｋｍどうしでも停止できます。
頂点のすぐ後は、質量がわずかではあるが有りますのですぐには停止出ません。その点より前方をつぶしながら停止します。軽いので潰れかたは僅かですが、時間ゼロで停止していないことは確かですね。
もう少し後ろの方はどうですか？これも同じ理屈で、その点より前方をつぶしながら停止します...。
その後その変形したエネルギーは元に戻る力(反発力)となり跳ね返ります。
この場合、減速のための空間はありませんが、部分的に見ていくと各部がどうやってその制動距離を確保するのかが分かりますね。

衝突の瞬間をミクロの世界で見ると変形は必ず生じ、決して瞬間(時間０)で停止はしないということです。

分かり易いように円錐を持ち出しましたが、形はどうあれ同じことです。

>壁が全く動かないとするなら、車の最先端部で計測すると、車は壁より先１ナノメートルも前進できない、つまり有限の距離を確保できない

車と壁の距離１ナノメートルを云々しているのに、なぜバンパー側の１ナノメートル後方のことを考えて見ないのですか？
目先のことばかりに考えが行って、他のことが考えられない。つまり、バンパーは変形しない…という固定観念が頭のどこかで働いているからです。

ミクロの時間を云々しているときに、物体のミクロの変形を見ないで考えるところに、あなたの誤解(疑問)が生じているのです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

＞皆さんが、なんとか分かってもらおうと口を揃えて説明されていますが、あなたの頭の中では、固定観念が充満していて、それを理解しようとしていないようですね。

勿論、100ｋｍ→0ｋｍ減速が物理的に起こり得ないことは繰り返し説明頂き、理解もしております。
ただそれで衝突をどのように説明できるのかを聞きたかっただけです。

私の疑問の答えがミクロの世界にあるであろうことは私も推測はしておりました。
ですからNo.5さんのお礼欄でも壁が動かないという一般的な前提に対して疑問を付していますが、質問者であり、知識も乏しい私の方からいきなり分子や原子レベルでの接触を持ち出すことは憚られました。
そういうミクロの世界に言及して下さったのはYoshaさまが初めてなように思います。

それで２点疑問があるのですが、

兎と亀の話の場合、兎は亀を追い越せませんが、時間も兎が亀に追いつく時間に到達することは永遠にありません。
しかし衝突の場合、それぞれの物体は衝突点より先には絶対進めませんが、時間は止まることなく経過していきます。
それに通常、物理的に速度計算する場合、物質の変形は考慮しないと思います。
物理の机上の計算では衝突の場合、100ｋｍ→0ｋｍ減速は容認されるのでしょうか？

もう１点疑問ですが、回答者さまのおっしゃるミクロの世界での変形ですが、これはどれだけミクロの世界になっても物質が質量を失わず、かつ相対性理論に従って運動するという前提での話だと思いますが、これは正しくないのではないでしょうか？