質問: 200gの製品を1mの高さから落とした場合の衝撃力(G)を計算する方法を教えてください。 かなり簡単な内容かも知れませんけど。
回答: 過去の回答を参照すると、動いている物体が停止するまでの時間を見積もって 減速時の加速度(衝撃の強さに対応する)を求めるような方法が示されて います。 しかしながら、この方法では、時間の見当がつけにくいと思います。 代替の方法として、衝突したときの潰れ寸法を見積もる方法を提案します。 ここでいう潰れ寸法とは、物体が衝突したときに、物体自体と衝突する床面 双方合計した変形量の合計です。潰れは、弾性的な変形も塑性的な変形総合 して考えればいいとおもいます。 計算例を以下に示します。 製品が衝突するときの速度vは、落下距離hが1mであることから v=(2×g×h)^1/2=4.43 m/s と求められます。 ここで、潰れ寸法zを 5mmと仮定して 物体が5mm=0.005mを進むのにかかる時間tを計算します。 t=係数×z/v = 係数×0.005m÷4.43m/s=係数× 0.00113s =係数×1.13ms と言うことになります。 ここで、係数とは、速度が低下するに従って停止までにかかる時間が延びる ことを表すものであって、弾性的な衝突ならば、その値はπ/2=1.57です。 ここで求めたい衝撃力は、概算値ですから、この値は厳密に考える必要はあ りません。 係数を代入して、具体的な値を計算すると、t=1.77ms になります。 4.43m/sの速度が1.77msでゼロになるのですから、平均減速度は、 4.43m/s ÷ 1.77ms = 2502 m/s^2 のように求められます。 G(衝撃の値)の値は、減速度(負の加速度)が重力加速度の何倍であるか で示しますので、次のように求められます。 G = 2502 m/s^2 ÷ 9.8 m/s^2 = 255 潰れ寸法の値が異なる場合については、ご自身で計算してみて下さい。