２月９日付け・読売朝刊の動荷重について

質問

２月９日付け、読売朝刊の、小糸製作所の偽造事件の解説図で、「座席が急停車すると、進行方向と逆向きにＧ（重力加速度）が発生する。」とありますが、急停車の場合は、進行方向と同じ方向だとおもいませんか？読売に尋ねたら、それは慣性の法則だと言われましたが、慣性の法則があるから、急停車で重力加速度が得られるのではないでしょうか？

回答No.6

okwave-komatta

沢山回答がありましたが面白い話です。

自動車が例えば時速Ｖ＝60km/hで走っているとすれば、座席と人間も同じ速度で運動しています。自動車がブレーキとか衝突で急停車すれば、車は止まりますが(座席とシートベルトで座席に固定された人間）は慣性の法則で時速Ｖ＝60km/hで運動を続けようとします。

したがって、車に固定されていなければ(座席と人間）は車のフロントガラスを破って前方に飛び出します。
これを防止するために座席をボルトで車に固定していますが、ボルトは車の進行方向と逆向きに(座席と人間）を引っ張りますが、この引っ張る力Ｆが、（座席と人間）の質量をＭ、加速度α＝（Ｖ－０）/tとして、Ｆ＝Ｍαです。

座席を固定しているボルトからすれば、進行方向と逆向きに力Ｆで引っ張る、あるいは加速度αで引っ張るということになります。通常加速度αでは理解しにくいので重力加速度Ｇの何倍かで表示することが多く、戦闘機のパイロットには戦闘中に３Ｇかかるなどと言います。

問題なのは、座席の構造です。固定式の座席なら設計は容易でしょうがリクライニングしたり、前後に移動したり、上下したりしますので、このような構造の座席の固定方法は容易ではありません。このあたりを突っ込めば面白く有益な記事になったろうと思うのに残念です。

もうひとつの問題は停止までの時間ｔです。時間ｔを少なくしてゆけば加速度α＝（Ｖ－０）/tは無限に大きくなります。コンクリートの壁に自動車を衝突させる試験をして時間ｔを求めるのでしょうが、エンジンより前の部分がグニャリと曲がるように設計することで時間ｔを稼いでいるのでしょうが、十分な時間ｔをとってやらなければ設計上のしわ寄せが座席メーカーに来ます。

戦艦ヤマトの大砲だって、上を向いたり下を向いたり、左右に旋回しますので、十分なｔを確保するように設計しています。大砲を発射した瞬間に砲身は少し後退しますが、そうしなければあの頑丈な大砲でも壊れます。

このようなことを考慮し自動車全体の安全性の観点から、車メーカーと座席メーカとの関係を突っ込めばさらに面白い記事になったことでしょう。

回答No.5

isa-98

F（V）が０になるには、－F（－V）が必要になります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%85%A3%E6%80%A7

車は後ろに引っ張る力F（フォース）で力の釣り合いで止まります。

慣性力は、座席に座っている人間しか知る事が出来ません。

お礼

ありがとうございます。
そうですね。固定しているものは、動かない＝プラマイゼロですもんね。

回答No.4

vsl2000

＃２です。
　なるほどWeb上の図には「台車の急停止で」と書かれています。
　私が見ている新聞紙上の図にはその文言がないのです。
　新聞の版によって図の説明が異なっているようですね。
　＃３でのご指摘のように、どうやら図を書いた人間が物理をよく分かっていないのでしょう。

お礼

ありがとうございました。すっきりしました。

回答No.3

mtaka2

Web上でそれらしい記事を見つけましたが
http://www.yomiuri.co.jp/national/news/20100208-OYT1T00734.htm
確かに「台車の急停止で進行と逆向きにG(重力)が発生」と書いてますね。

この「G(重力)が発生」という表現や、質問者さんの「急停車で重力加速度が得られる」という表現は誤りです。

急停車などの「加減速」で発生するのは「慣性力」であって、重力ではありません。
「重力が発生する」なんて、ニュートン力学の世界ではまったくの意味不明な文章です。

そして、Gは重力加速度を基本にした加速度の単位(16G=加速度が重力加速度の16倍)です。
そのあたりを混同しないようにしてください。
で、慣性力で言い換えると「減速するときには、進行方向と同じ向きの慣性力が発生」します。これは質問者さんのイメージ通りでしょう。

では、台車が急停車するさい、座席と台車の間はどうなるでしょうか。
座席は台車に固定されていますから、接合部では、前向きに進もうとする座席を、後ろ向きに引っ張る形になります。
今回の記事は「座席」の「動荷重試験」についてのものでから、基準は「座席」です。座席から見ると「接合部に、強い後ろ向きの力がかかる」ことになります。

「台車の急停止で進行と逆向きにG(重力)が発生」という文は、「G(重力)」が意味不明なわけですが、
これを「進行と逆向きに慣性力が発生」ととらえると、それは確かに正しくない文章です。前述の通り、慣性力は進行方向と同じ向き。
おそらく質問者さんはそうとらえたのだと思います。

ですが、この文章「進行方向と逆向きに加速度が発生する」「座席の接合部に、進行方向と逆向きの力がかかる」ととらえれば、正しい文章であるということになります。

表現が紛らわしく「図を書いた人間が物理をよく分かっていない」って感じでしょうか。

お礼

ありがとうございます。すっきりしました。
確かに「重力が発生する」とか「得られる」は変ですよね。
「あらゆる物体には重力がある。」ですかね？
ありがとうございました。

補足

質問者です。
今になって、理解しました。接合部においては、慣性という作用に対して、反作用として、進行方向と逆向きの力がかかり、座席は固定されているわけですよね。つまり、座席の接合部を中心とした強度試験とすれば、主旨としては「逆向きに」と言う表現も間違いではないですね。「Ｇが発生」はいただけませんが。ありがとうございました。

回答No.2

vsl2000

説明図には「座席が急停車すると」とは書いてありません。
「台車を前方へ引っぱる」と「台車の進行と逆向きにＧ（重力）が発生」と書いてあるのではないですか？
　ただ、台車はまだ急停車させるためのワイヤーには達していず、
したがって台車は急停車していないのに、
座席とダミー人形が前方に倒れているのは変ではないかと思います。
　座席を載せた台車が前方に引っぱられるという状況は、
飛行機が離陸のために加速する時のことではないかと思いますが、
そうだとすると、そのときの乗客の背中は、
進行方向とは逆向きのＧのために、座席に押し付けられます。

お礼

ありがとうございます。急発進でしたらおっしゃるとおりですね。１４版の新聞の図の左上には、「台車の急停止で」との記述がありましたので、疑問に感じたしだいです。

回答No.1

noname#160321

ニュートンの相対性理論の話ですね。
乗客から見ると座席が「進行方向と逆向き」に加速度を生じてぶつかって来るように見えます。
座席から見ると乗客が「進行方向」に加速度を生じてぶつかって来るように見えます。

お礼

ありがとうございます。おしゃるとおりですね。

補足

すみません。
座席から見ると、「乗客が加速度を生じて離れていく」ではないでしょうか？
というか、ニュートンの相対性理論？