kg重系の力表記について疑問３つ

質問

さきほどお昼のＴＶニュースで
「老人ホームを襲った時速25kmの土石流の力は、９ｔ［トン］に達し、これは車８台分に匹敵する」
という言いまわしがありました。
　すくなくとも、局のＤや記者が考え付くような言い回しではないでしょうから、現場をみた研究者から、何らかの解説があっての作文だと思います。

　さて、わたしは力学は流体力学含めて、あまり得意ではないんですが、現在は、研究所ではもちろん、機械系の企業でもｋｇ重系の力表記は禁止しているところが多いと思います。
　しかし、報道分野では、Ｎ（ニュートン）という言葉を聴いた記憶はあまりありません。

　そして、このニュースの言い回しには、ｋｇｆ系を使った気持ち悪さ以外の、違和感や疑問を感じてしまいます。

で、質問は以下の３つです。

【１】９ｔはどうやって計算？
　梱包の落下試験などをやると、「撃力的なものを測るのは、難しいことだな！」と感じます。ちょっとした梱包や、当たり方の違いで、何割も結果が違うからです。ましてシミュレーションや数値計算は難しそうな分野に思えます。
　装置を用いて、センサもちゃんとつけても難しいのに、土石流が「９ｔ」だと言いきれるのは、かなり手法が確立している気がします。
　土砂災害の分析や数値計算というのは、流体の静圧・動圧にプラスして色んな難しさがあるんだと思うんですが、「９ｔ」という有効数字を担保している理論はどのあたりにあるのでしょうか？

【２】９ｔというのは「動圧」的な概念ですよね？
　「土石流が９ｔの力」と言ったとき、すくなくとも静圧的な側面はすくなく、動圧もしくはごく短時間の力変化だと思います。ところが「車８台」は、善意に解釈しても、車８台分の重力で、動圧的側面は見えません。車８台が時速25ｋmでぶつかった力でもありえないでしょう。これを説明した土石流の研究者は、何を言いたかったのでしょうか？

【３】災害のスゴサは、力の大きさで比較するのか？
　ものの破壊の要因に撃力的な側面があるのはわかるんですが、破壊は結局、力積や力積の時間分布によるんだと想像してしまいます。破壊力学もド素人なんで、トンデモ質問なのかもしれませんが、災害の大きさを力であらわすのには、違和感があります。

　以上です。どれでも結構ですんで、よろしくお願いいたします。

回答No.2

masa2211 · ベストアンサー

【３】
災害のスゴサというのを、ある地点での破壊力の意味にとります。
つまり、災害の起きた面積のことを意味しないものとします。

９ｔではなくて９ｔ/ｍ2です。
専門家どおしの会話で、いちいち「９ｔパーｍ2」というのは面倒なので、
単に９ｔ。　文章で書くときはｍ2まで書きますが、話すときは省略します。
（専門家どおしならｍ2を省いてもカン違いされないので問題なし。）
よって、力の大きさでなく圧力で比較します。

【１】
土砂災害警戒区域を設定するときの式は以下のとおりです。
圧力（kgf/ｍ2）＝土石流の密度×流速×流速÷9.8。
　密度はkg/ｍ3　流速はｍ/ｓ　9.8は重力加速度。　
２次元流体における抗力を求める式
ｐ＝Ｃd×ρ×V^2×1/2g　（ρは単位体積あたりの質量。重量ではない。ｐは単位面積あたり圧力。力はＮでなくkgf。）
において、　方形の場合のＣdは約2であるため上式となります。
※逆算すると、ρ＝1.8t/m3。
※※圧力はkN/m2で求めますが、ここでは、元の式と対応がつきやすいよう、kgf/ｍ2で求めるよう書き換えています。

【２】
視聴者に９ｔといった場合どれくらいの力なのかピンとこない、と解説者は考えたため、
「車（＝乗用車）8台分（の重量と同じ力が水平に1ｍ2にかかった）」と言ったものと思われます。
でも、９ｔの大きさは想像できても、それが1ｍ2あたりだということは、それこそ解説しないと
わからない事項なので、こちらが優先されるものと思うが。

お礼

くわしいお答え、ありがとうございました。
理解が深まりました

＞９ｔではなくて９ｔ/ｍ2です。
はい、理解しました。
　圧力のみを問題にして、
撃力かどうか？（時間あたりに移行する運動量の大小）は
問題にはしていないのですね。少し不思議は残りますが。

＞ｐ＝Ｃd×ρ×V^2×1/2g　
よくわかりました。
　抗力の定数Cd、という考えとを用いて
流体の動圧（液体の運動エネルギー密度）と
同様な考えであるわけですね！
　なんでも、自動車の空力抵抗なども
同じ考えなんだとか・・・なるほどな～と思いました。
　反発係数、ヤング率、形状ファクター・・・など衝突に
関わるすべてをこのCｄにくりこんで力のやりとりを表現
している感じなのだろうと理解しました。
　とても理解が深まりました。
　1.8t/m3という値も、土石の密度としては、とても
もっともらしい！（笑）値ですね！、スッキリしました。

＞視聴者に９ｔといった場合どれくらいの力なのかピンとこない

　専門家の方に、ＴＶ局の意向まで推理していただいて
恐縮でございます。

　今回のご質問のベースについて、補足しておきますと
テレビ局がよく使う
「東京ドーム３個分の面積」とか
「１万件の家庭１年分のエネルギー」とか言った
一見わかりやすい風で、実は不可解で、感覚だけに訴えるような
単位の使い方や
　「ミリバール」を「ヘクトパスカル」などという中途半端なSIに
切り替えたくせに、
「トン」という、力と質量を誤解させるような上に、SIでもない
ヌルイ言い回しを使ったあたりに、
非常な違和感を感じたことが、動機でありました。

　どうもありがとうございました。

回答No.1

nrb

１
　放送したTV局へ電話して出所元などについて確認すれば教えてくれます。

２．
　出所元へ確認して下さい

３．
　地震は
マクニチュード（規模）
震度（現在が加速度で分ける）
ガル（加速度）

　竜巻
藤田スケール　これも災害規模及び風速

　風害
風速ｍ／S

　水害
　面積、降雨量、水量など

　爆破
　TNT火薬○○相当

　台風
　風速、気圧
　風速の範囲面積

　どれも力の大きさですね

お礼

ていねいなお答え　さっそくありがとうございました。

確かに、いろいろありますね、参考になります。

よく、原爆とか、台風のエネルギーとか？と比較される
ＴＮＴ火薬×××ｔ分の爆破の力は

TNT1gあたり1.0～1,1Kcal換算らしいので
4.2[J/cal]×1E3[cal/g]×1000[g/kg]×1000[kg/t]
で
4.2E9Ｊ／ｔ

であるようです（計算合ってるか？間違ってたら恥ずかしいです！）

これなどは、エネルギーに被害が、線形だという
ありえないような、荒々な近似だったんですね～、
全然しりませんでした！
なんか、もっと、原爆の衝撃波と比較したとか、小難しい
実験から得られた結果なのか？とおもってました。

どうもありがとうございました。