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衝突について
ranxの回答
荷重(kg)と書かれていますが、kgは質量の単位であり、衝突した際に質量が 鉄球から板に移動することはありません。かかってくるのは力であり、その 単位としては、ニュートン(N)とかキログラム重(kg重)とかが使われます。 で、力ですが、ニュートンの運動法則により、質量と加速度、つまり速度の 変化率との積で表わされます。質問のケースで言えば、例えば0.1秒で鉄球 の速度が10m/sから0m/sに変化したとすると、平均の加速度は100m/s^2であり、 その間にかかった力は平均で200Nのわけです。あくまでこれは平均であり、 鉄球の速度はもっと複雑な変化をするでしょうから、瞬間的にはもっと大きな 加速度もありうるわけで、その場合にはもっと大きな力がかかっているわけ です。 今述べたのは鉄球の速度変化に着目しているわけですから、実は鉄球が壁から 受ける力のことを言っていることになります。ところで、作用・反作用の法則 というのがあり、鉄球が壁から力を受ける時、壁は同じ大きさで反対向きの 力を鉄球から受けています。上の例で言えば200Nです。 ニュートンというのは質量と加速度から定義される単位ですから、質量と加速度 を掛けて力を求めた場合は、そのままNの単位を使えます。 これに対し、キログラム重というのは、重力、つまり地球と物体との間に働く 引力をもとに定義されます。1kgの物体が地球から受ける力が1kg重です。 ニュートンとキログラム重との間には、次の関係があります。 9.8N = 1kg重 従って、上の例をkg重で言いかえると約20.4kg重になります。 つまり、質量2kg、速度10m/sの鉄球が壁に衝突し、0.1秒間で速度ゼロになった 場合に壁にかかる平均の力は20.4kgの物体に働く重力と同じということになり ます。
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