衝撃荷重の計算方法（一定速度移動）を教えてください

質問

物体と物体が衝突した時の衝撃荷重の技術計算について、どなたか教えてください。
　質量：Ｍ（g）　の物体が、垂直に一定速度：Ｖ（m/sec）で下降し、固定された剛体に衝突した時の衝撃荷重（N）を計算で出すことはできますか？
　色々調べても、自由落下する物体のものであったり、微妙に条件が異なるもので、詳しい方がいらっしゃったら教えてください。
　宜しくお願いします。

回答No.1

noname#221368

エネルギー保存則と運動量保存則が成り立つなら、衝突時に交換される運動量（力積）は、高校物理の計算で出ます。でも簡単にできるのはそこまでです。
　結局、衝撃力を出すには、力積が働く衝突時間を知る必要があります。簡単に言えば、衝撃力＝力積／衝突時間ですが、衝突時間は、衝突物体の固さ（柔らかさ）に大きく依存し、物体の変形を考慮した複雑な計算をする事になります（ほとんどのケースで、数値計算しかできない）。
　質問への一番簡単な回答は、質点Ｍ（剛体）と剛体との衝突なので、衝突時間0（無限小）で、衝撃力無限大の撃力となりますが、たぶんこれでは駄目ですよね？。

　ヘルツは、弾性球と、無限厚さを持つ弾性壁との衝撃力を理論的に計算しています。恐らく理論解は、これくらいです。
　これの近似式が、「落石対策便覧」に載っており、少なくとも土木の世界の設計実務では、いちおう通用しています。

お礼

有難うございます。
やはり、かなり複雑ですね。
自然現象（私の場合は自然現象ではなく、とある機械での現象ですが）を計算で出すことは難しいことが分かりました。
最後は実験するしか無いと言うことでしょうね。