前の質問で（ビー玉はなぜはねる？）

質問

前の質問で変形がものをはねさせているとありましたが、理論的に変形しないものははねないのでしうか？

私はなにかエネルギーとか力に関係すると思うのですが？

回答No.6

dyadics13 · ベストアンサー

まずゴムボールとビー玉の跳ね返り問題から：

ゴムボールがいろいろなところで良く跳ねるのは，
衝突したときのエネルギをゴムボールの弾性による
変換し（ちょうどバネを縮ませたのと同じ），
これをまた解放することで反対向きの運動エネルギとなります．
ゴムが非常に変形し，かつ，それを弾性エネルギとして
保存するため，衝突した相手への力積を小さくさせ，
木の床などの比較的柔らかい物にぶつけても良く跳ね返ります．
ただしゴムや衝突相手が変形したりする際に
エネルギを費やされるので，跳ね返る際の運動エネルギは
前よりも小さくなります．

比較的堅いビー玉などの場合，弾性が非常に大きくても
許容できる変形量が小さいため，衝突する相手へ与える
力積が大きくなります．衝突する相手が比較的柔らかい物
の場合，ビー玉から受ける大きな力積によって変形にエネルギを
使ってしまいます．これによりビー玉の方が比較的ゴムボール
よりも跳ね返る量が小さくなります．
逆に，非常に堅い相手にビー玉を衝突させると（壊れない程度に）
ゴムボール同様良く跳ねるはずです．

理論的に変形しない物の跳ね返りについて：

理想状態について考察することは科学の基本です．
全く変形しない完全な剛体同士の衝突を考えると，
衝突時の応力波は無限大の速さで伝搬・反射して
エネルギロスがゼロの状態で完全剛体ボールに
反対向きの運動エネルギを与えることとなるはずです．
つまり，完全弾性衝突が起こるわけです．
これは，完全剛体ボールを完全剛体床へある高さから
落とした場合，跳ね返って戻ってくる高さが常に
落とした高さと同じになります
（永久に落ちたり跳ね返ったりしてるわけです）．

物の変形と破壊について：

金属などの結晶構造の物体の変形，
特に元に戻らない歪みや破壊は，
物体の構成原子・分子同士が結びつく力が
直接関わっているのではなく
（このように考えると，物質の強度は実際より
遙かに強固な物となってしまいます），
物体の構成物質の結合構造中にある
小さなクラック（ひび割れ）の挙動が
大きな役割を果たします．
このクラックを「転位」と呼んでおり，
仕組みとしては，ちょうどしょうゆの小袋に
付いている「切れ込み」と同じです．
物質構造内に転位という「切れ込み」があると
そこに力が集中し，原子・分子同士の
結びつきから考えられる力よりも遙かに
小さい力で結晶構造がずれたり（変形），
引き裂かれたり（破壊）します．
このような理論は「破壊力学」という分野で確立されており，
実際の現象と定量的にも非常に合致しています．

以上，工学的見知から回答してみました．

お礼

回答ありがとう、大変わかりやすいです自分は文章や言葉では表現できなかったのですが、うっすら頭の中にあったのはdyadics13さんが書かれているようなことだと思います。

失礼かと思いますがその考えが正解かどうかは今のわたしでは確かめられないか、調べるにしても時間が必要なので一応締め切らせてもらいます。

回答No.7

queschan

No.5 での oshiete_goo さんの相対論を前提とすると剛体(変形しない物体)が
存在しないというのはもっともなのですが、
少し質問者の方が混乱されているようなので、
量子力学や相対論はちょっと置いといたほうがよいように思います。
(電子のぼやけが気になるほど寄っていかなければ、あるいはそんなに速度が速くない反発とすれば古典力学の話ですよね。)

ここで、質問者の aqua-play さんの
「変形しないものははねないのか？」
という質問に対する回答としては、

No.1 での acacia7 さんの、
　「理論的に変形しないもの」ははねませんが・・
No.3 での arumagiro さんの、
　物が跳ね返る現象は作用と反作用の関係の方が大きいのではないでしょうか。
No.4 での私の
　変形しないものははねないということはないと思います。

といったものが出ています。

もっと簡単な表現をすると、
　「はねる」　　arumagiroさん、queschan
　「はねない」　acacia7さん
と意見が分かれているので質問者の aqua-play さんが困られているのだと思います。

わたしは、No.4 で書いたような理由で
(ラザフォード散乱なども起こってることですし)
ではねると結論していますが、
その部分に対しての意見を特に「はねない派」の方、
この場での議論はあまりよくないかもしれませんが、
質問者の疑問が解決するようにということでお願いします。

お礼

サイドの回答ありかとう、たぶん論議を見てもわたしには全部は理解ではないとおもいます

回答No.5

oshiete_goo

＞電子はなにか雲の様になっていて形がないと聞いたことがあります
測定によって確定した瞬間でない限り, 一般的には電子の存在確率は雲のようにしか描写出来ません. また外場によっては存在確率はひずんで球対称にもならなかったりもします.

でも原子核は陽子や中性子などから成り, 変形しうるのに対し, 電子そのものは観測によって位置が確定しても, 観測精度の範囲で言う限り現在までのところ, 構造(大きさ)が見えていない(点状に見える)ということです.

また, マクロなスケールでは変形しない物体, いわゆる『剛体』は特殊相対論を前提にする限り完全に矛盾し, 原理的に許されません.
それは, 例えば,大きさをもった物体の片隅を押すと, 全体が瞬間的に平行移動することになり, 『物体が押された』という情報が時間0で瞬間的に(光速を超えて)他端にも伝わることになるからです．

お礼

サイドの回答ありかとう、ん～難しい　特殊相対論の本を買って来て勉強してからの話になりますね

回答No.4

queschan

マクロなもので理論的に変形しないものは存在しないでしょうが、
変形しないものははねないということはないと思います。

物によっては衝突の際の歪みの効果が大きいものがあるかもしれませんが、
そもそもなぜ歪むかというとお互いの間にクーロン力が働くからです。
したがって、クーロン力による作用反作用は無視できるものではありません。

二物体の距離が近づいてくるとポテンシャルエネルギーが大きくなり、
再びそれが開放されることによって跳ね返っていくものと思われます。
歪む物と歪まない物の違いは、二つの物体間だけでなく
物体内部にもポテンシャルを溜め込むかどうかの違いではないでしょうか。

お礼

回答ありがとう、私もその様に思ったのですが、現時点では分からなくなりました
「クーロン力」ん～忘れたです

結論はいつになるか分かりませんがもう少し自分でも調べてみたいと思います
その様なことをわかりやすく書いたＨＰや書籍がもしあったら教えてください

他の方々もよろしくお願いします

回答No.3

arumagiro

ガラス玉の変形についてはわかりませんが、物が跳ね返る現象は作用と反作用の関係の方が大きいのではないでしょうか。

ビー玉を地面に落下させると、その下向きの運動エネルギーが地面や、ビー玉に吸収されればビー玉は停止するかと思いますが、地面は硬いかと思いますので全てではありませんが、反作用として上向きの力をビー玉に返すかと思います。

この力がビー玉に破損（割れるなど）や変形で吸収されないと、残るはビー玉にかかる重力分を上回れば、ビー玉は上方へ移動を開始すると思います。

ゴムボールの場合は、この反作用の力の一部が変形に使われ、そのまた反作用の力も加わりより大きな力になるのではないでしょうか。

お礼

回答ありがとう、私もその様に思ったのですが、現時点では分からなくなりました
結論はいつになるか分かりませんがもう少し自分でも調べてみたいと思います

回答No.2

oshiete_goo

ご質問から察すると, 実際に興味があるのは, 素粒子・原子・分子のレベルではなく，多分もっとマクロな(大きい)スケールなのでしょうでしょう．
（構造がない）電子などは，変形しないといっていいのでしょうが．．．

その前提で言えば，形を持つものは全て変形しうるというのが正しいのではないでしょうか．

非常に硬いものに瞬間的に大きな力（撃力）を加えると，ほんのわずか変形しようとしてひずみに耐えられなくなると壊れたりします．

また，非常に硬いと思っている大地(地殻）ですら，地学的(地球物理学的)スケールの時間でみれば，簡単に変形し，海の底だったものが山の頂上になったりします．
（造山運動や，アイソスタシーなどのキーワードで調べてみては？）

ガラスは結晶ではなく，液体のようなもので，非常に長い時間でみればゆっくり変形します．
そうでない物質でも力を加えたままにすると，変形していきます(凹んだりします)．ただし生きている間に見られるかは物によります．

枚挙にいとまがありませんが，「形あるものは変形する」－－＞古文を思い出しますね．

お礼

回答ありがとう、物理を勉強したのは数十年前になるので難しい、
もう少し自分でも調べてみます。

「（構造がない）電子などは，変形しない」電子はなにか雲の様になっていて形がないと聞いたことがあります

「形あるものは変形する」当然そうだと思いますが私の偏見かもしれませんが物理の世界では変形しないものとか理論で想定することがあるのでは？

回答No.1

acacia7

ビーだまは原子間のゆがみの形でエネルギーをうけとめ、
それが反発するちからではねます。

で、「理論的に変形しないもの」ははねませんが・・
本当は逆で「理論的に変形しないもの」がないのです。
それは、原子間の距離を保っているのが電磁気などの力場であり、
原子間距離が変ると力の大きさが変わるといった反応を見せるので、
逆にいうと、力を加えると、それに応じ原子間距離も変ってしまうのです。

それで、では「はねないもの」がないのかというと
「衝突のエネルギー」を反発に利用せず、
「変形」や「熱エネルギー」に転化してしまう物質がはねないのです。
例えば、粘土とかで、粘土のボールを地面に落とすと、
変形してペたっと地面にへばりつきはねません。
又、衝撃吸収材としてしられる「ソルボセイン」（・・は商品名かな・・）
などは、変形のエネルギーを熱などに転化してしまうため、
力を除くと元の形に戻っていきますが、ボールをおとしてもはねません。

お礼

回答ありがとう、物理を勉強したのは数十年前になるので難しい、
もう少し自分でも調べてみます。