衝撃荷重

質問

衝撃荷重とはどんな力のことですか？一瞬の力ですか？
解り易く教えて下さい。

回答No.1

htms42 · ベストアンサー

定義を確認したわけではありません。
推測の混じった解答です。

「荷重」という言葉は物理用語ではなくて工学分野での用語です。設計関係の分野で使われていると思います。

（１）質量ｍ[kg]の物体が机の上にあるとします。机にはいくらの力がかかっているでしょうか。
・・・・・　ｍｇ[N]
（２）質量ｍ[kg]の物体を机の面から１[m]高い所から落下させます。机にぶつかった時、机にかかる力はいくらでしょうか。
・・・・・　？[N]

（１）の場合の力は台ばかりで重さを測る場合と同じことが成り立っていますので「静荷重」と呼んでいます。
（２）の場合、（１）の場合よりも大きい力がかかります。静かに置けば傷がつかなかったのに落としたので傷がついたというのは日常で経験することです。台ばかりでやれば針が大きく振れる事になります。針が大きく振れたからと言って重さが変わったというわけではありません。衝突が起こると急な速度変化が生じます。加速度に対応した力が新たに働く事になります。（衝突が起こった時に働いている力を「衝撃力」と呼んでいます。）
新たな力が働いたということを重さが変わったという取り扱いにしてしまっているのが「衝撃加重」です。同じ物体でも静止している時と動いている時で働きが異なるというという認識を重さ（荷重）で表現してしまおうということでしょう。

質量１００ｋｇの物体をぶら下げるのに使うロープの強度はいくらであればいいでしょう。１００ｋｇにかかる重力に耐えることが出来るだけでは不足ですね。急な引っ張り方をしたり、引き上げる途中で落としたりすると切れる可能性があります。質量１０００ｋｇの物体をぶら下げることが出来るロープを使ったとします。かなり余裕が出てきます。
質量１０００ｋｇにかかる重力の大きさが１００００N＝１０ｋNですから「耐荷重は１０ｋNである」と表現されます。静荷重が１ｋNの物体をぶら下げる時に耐加重１０ｋNのロープを使えば衝撃加重の範囲を10倍見込んでいるということになります。
登山用のロープやカラビナなどには耐加重が２０ｋNと書かれています。人一人だと１００ｋｇ程度で十分だと考えられるかもしれませんが墜落を想定すると不足です。使われ方も様々です。２０倍見込んでいるということになります。

衝突が起こった時に働く力は一定ではありません。衝突の条件によって変わります。
（このサイトの質問にもよく「衝撃力はいくらですか」という質問が出ます。いつも「決まりません」という答えが書かれています。多分質問した方は「？」という気持ちのままに引き下がってしまっているのだろうと思います。）
机の上に玉子を落とせば割れてしまいますが座布団の上に落としても割れません。やわらかいと接触時間が長くなりますので加速度が小さくなります。衝撃力も小さくなります。
登山用のロープはかなり伸びます。伸びることで衝撃力を小さくしています。伸びない固いロープだと丈夫ですがぶら下がっている人が内臓破裂等で死んでしまうといううことが起こります。

お礼

頭でイメージでき、理解できました。
ありがとうございます。感謝いたします。