衝突速度と移動距離について

質問

こんにちは、自動車工学についてお聞かせ下さい。具体例を挙げます。

自転車が横断歩道を進行しております。そこに、自動車が、自転車の走行方向と垂直に進行してきて、自転車と衝突しました。両車の衝突時の速度については、自動車の方を「Ｖ四輪」、自転車の方を「Ｖ二輪」と表します。なお、衝突時、自転車、自動車ともにノーブレーキでした。

衝突時、自転車運転手は、自動車と１次衝突をした後、慣性の法則で前方へ進行し、自動車も衝突した後、前方へ進行を続けたため、自転車運転手は、１次衝突後、完全に跳ね飛ばされず、自動車と２次衝突をして、フロントミラーにたたきつけられ、その後、自動車の右前方へ跳ね飛ばされました。

自転車運転手が１次衝突した後、２次衝突をするまでに、自転車運転手が移動した距離を「Ｘ」、その間、自動車が移動した距離を「Ｙ」とします。なお、「Ｘ」は、自転車の進行方向に平行に測定しており、「Ｙ」は、自転車の進行方向に垂直(自動車の進行方向に平行）に測定しております。

以上の場合、「Ｖ二輪：Ｖ四輪」＝「Ｘ：Ｙ」という関係が成り立つのでしょうか？この方法で衝突時の速度を求めることがあるようなことを以前、何かの文献で読んだのですが、どなたがご存じの方がおられましたら、ご教授ください。上記関係式はどのような根拠なのでしょうか？

回答No.1

kamobedanjoh

『何かの文献』については存じていません。

肝心な条件が示されていません。
一次衝突が，自転車と自動車，双方のどの部分で起こったのか？　という疑問です。
１．自転車の重心より低い位置で一次衝突すれば，自転車には自動車側に倒れる力が働きます。
２．衝突位置が自転車の重心よりも高い部分であれば，自転車は自動車の進行方向に押されます。

設問から １． の状態（でなければ二時衝突が起きません）と推定されますが，衝突部位によって自転車に働くモーメントが異なります。
自動車の重量は運転者の体重を含めて一体と見なせますが，自転車の重量は，自転車本体と運転者の体重を合わせた重量であり，厳密には両者の重心と重量を個別に考慮する必要があります。

衝突時に働く力は，単に双方の速度だけの問題ではなく，双方の重量と，モーメントの問題ですから，それらを全て考慮した上でなら，物理的に力の合成の問題として数理化出来ます。一般的公式化の為には，幾つかの仮定や測定誤差の許容範囲を設定した上で，ベクトル解析しなければなりません。

一般的公式導出の為の仮定や設定が妥当と認められる物であれば，
「Ｘ：Ｙ」という関係が成り立ち得るとは思います。