質問: 平均衝突重量 友達に聞かれて、2)がわかりませんでした。 もんだい:体重55kgのa君が学校の屋上にいて、25m下にあるクッションに向かって、水平方向に初速度4m/sで飛び出しました。(重力加速度gは、約10m/s^2として考える) 1)a君がクッションに衝突した瞬間の速度は時速何kmでしょう 2)そのときの平均衝突重量は何kgwでしょう
回答: <平均衝突重量> という言葉の意味が正確にはわかりません。 tvなどでよく 1トンの衝撃力 などと表現されているものと同じような意味合いのことばでしょうか。 こういう質問はこれまでにも多く出されていると思いますが、衝突するクッションの性能で全く違った値が出ます。 「硬い」クッション、極端に言えばコンクリートのような場合はたとえ時速5kmぐらいでぶつかっても非常に大きな衝撃力がはたらきます。あなたが目をつぶって歩いていてコンクリートの壁にぶつかったら、大けがですよ。 逆に時速100kmでぶつかっても、クッションの厚さが20mもあればショックはあまりないでしょう。 物理学の世界では、衝突するときの加速度(減速度)の大きさを求めて、それを衝撃の大きさに代用することがあります。 コンクリートでの衝撃力が大きいのは衝突してから止まるまでの距離(または時間)が短い、つまり加速度が大きいからです。 クッションではそれが長い。 詳しい計算は略しますが、初速度が0のときは、 25m落下して、クッションで1m沈んで止まったら25gの加速度、55kgの人ならば25×55=1375kg、 0.5mしか沈まなかったらその2倍の50g(2750kg)、2m沈むクッションならば半分の12.5g(687kg)、となります。 ちなみに1gとはその人の体重(重力)分の力を表します。 衝撃力(重さで表す)=体重×(落下距離/止まるまでの距離) というのが、大まかな考え方です。 あなたの問題の場合は、初速度がありますので、25mよりも少し高いところ、26mぐらいですか、そこからの落下と考えればいいでしょう。