衝撃力の計算方法

質問

参考書を読んで勉強しているのですが、中卒の私にはかなり困難なので教えて頂けませんでしょうか？

問題：車両重量1600kgの自動車が時速36kmで走行中に、コンクリート製の橋の欄干に心向き衝突した。この際に自動車が受ける衝撃力はいくらか？なお、衝突時間は0.1秒、橋の欄干は剛体として扱う。

このような問題ですが、、、
出来れば計算式を詳しく教えて頂きたいです。

回答No.3

Linandtete · ベストアンサー

時速 36 km=秒速 （36000/60/60) 10 m より、10m/s がでます。
** 機械的に 3.6 で割るのもよいのですが、１時間は 3600 s ですから、こちらをご理解ください。**
また a=10/0.1=100 m/s/s（分母の 0.1 は衝突時間（No.1: yu-fo さんのご説明にあります。）ですから、 Newton の法則より、F=ma =1600*100=160,000 N =160 kN が得られます。

お礼

Linandteteさん、ありがとうございました！

意味がわかりました。また学生の頃から苦手だった換算についても理解出来ました。
＞時速 36 km=秒速 （36000/60/60) 10 m より、10m/s
なんで36000が出て来るのかしばらく悩んだ私ですが36×1000(Ｋの単位1000)でいいのですよね。
それにから60分/60秒で割っていけばｍ/ｓが出る。
合ってますか？？？
時速1Km＝1000/60/60＝0.277777で0.28ｍ/ｓ。

この考え方だったら、反対の場合でも10ｍ/ｓ×60×60＝36000で最後に1000で割ってあげる。

こんな基礎がわかってなかった私なんで念の為、確認させて頂きたいのですが(36000/60/60)←にそれぞれ単位を付けるとどのような単位になるのでしょうか？

回答No.4

Linandtete

もし、丁寧に書くならば、
36 (km/hr)=36000(m/hr)/60(min/hr)/60(s/min)=36000/60/60 (m/hr hr/min min/s)=10 (m/s) となりましょう。
「学生の頃から苦手だった」ことが私の説明でクリアできたとすれば光栄です。

お礼

お恥ずかしいことですが、やっと人並みのレベルになったと喜んでおります。

基礎がないのでいろんな場面で困っていたんですが、、、、

出来ることなら小学生から出直したいです、、。

まだ勉強中なのでまた問題をお聞きするかと思いますが、もしご迷惑でなければ教えて下さい。

本当にありがとうございました。

回答No.2

Linandtete

No.1 さんのご回答で、時速 36 km を秒速 10m(=10m/s) と直せばよい。F=1600*100（kgm/s/s)=160,000 N=160 kN です。

補足

Linandteteさん解説ありがとうございます。
結局Ｆ＝ｍａの公式で
時速を秒速に換算して計算するのですね！

まだ、理解出来ないところがあるのですが、私の参考書では時速36ｋｍを秒速に換算する場合は3.6で除す。
秒速を時速に換算する場合は3.6で乗じる。、、と説明しています。

すると、36ｋｍ÷3.6＝10ｍ/ｓ
したがって、1600×10＝16000ｍ/ｓになってしまう。

私のどこがおかしいのか教えて頂けませんでしょうか？

回答No.1

yu-fo

まったくもって自信ありませんが、私ならこう考えるというところです．

時速36kmの状態で欄干に衝突、衝突時間は0.1秒
→速度36km/secの物体が0.1秒後に速度0km/secに減速
→加速度（減速度）を計算すると a=(0-36)/0.1=-360km/sec/sec

物体に作用する力は質量に加速度を乗じて求める．
つまり、f=maを用いる．

ところで、車両重量1600kgの記載はあいまいですねぇ．．．重量が正しければ1600kg重の表記のはずですし、1600kgがただしければ車体質量なんでしょうけど．．．
以下では、車体重量はすなわち質量と見なして考えますね．ちなみに、車体重量が正しければ、質量は1600kg重÷重力加速度(g≒9.8m/sec/sec)≒163.3kgになると思われます．

話を元に戻して、物体に作用する力すなわち衝撃力は
f=ma=1600×-360=-576000　←これが答え
答えの単位はkN(キロニュートン)かな？

で、回答は終了ですが、ちなみに問題文にあるそれ以外の情報は、余計なこと考えなくても良いですよ、ってことだと思います．
橋の欄干は剛体→橋の欄干は変形しない→もし変形することを考えると欄干が変形する時間ぶんだけ衝撃時間が長くなってしうため話が複雑になるのを避ける．
橋の欄干に心向き衝突→これも話を複雑にしないための注意書きですね．

補足

yu-foさん、解説ありがとうございます。
問題の答えの中に576000という答えがないので自身がないのですが、答えの単位はＫＮを指定しています。

なお、答えは40KN、80KN、120KN、160KN、180KN、200KNのいずれかになるようなんですが、、、、