おかえりなさい 運動量の概念を紹介します。物理学や少なくとも機械工学では、4文字の運動量はP Pです。 勢いとは何かというと、おそらく大まかなイメージは持っていると思いますが、大男がすごく速く走っているのを見たら「勢いがある」と言いますし、大男と小男がすごく速く走っていたら、ほとんどの人は「大男がすごい」と言います。 運動量の定義を見てみると、運動量の定義は質量×速度に等しいので、例えば中程度の質量で大きな速度のものは、より勢いがあります。 あるいは、中程度の質量のものでも、その逆であれば、先ほど言ったことを忘れてしまいましたが、中程度の質量で大きな速度であれば、大きな運動量になりますし、その逆であれば、大きな質量で中程度の速度であっても、同じ運動量であれば、やはり大きな運動量になります。 その物体が通り過ぎるときに邪魔にならないようにしたいものです。その物体にぶつかったらどれだけ不快か。勢いについて考える良い方法です。 加速度とは何か？加速度とは速度の変化のことです。 単位時間内の質量×速度の変化とみなすこともできます この小さなトリックでは 質量×速度の変化と同じだと言いました 質量が変化しないと仮定すると 質量×速度の変化となります ここでは質量×速度です ということは、力は単位時間あたりの変化と運動量とみなすこともできます。さて、もう一つの概念である衝動を紹介します。 しかし、力×時間の変化は衝動に等しくなります。 これは力と同じもので、運動量の変化なので、衝動でもあります。衝動の単位はジュールで、仕事などをするときにジュールについて詳しく説明します。 運動量とは質量×速度であり、力とは単位時間あたりの運動量の変化であるから、もし系に外力がなければ、あるいは物体の集合に外力があれば、それらの結合あるいは正味の運動量は変化せず、これはニュートンの法則から来る。 運動量の変化は、系に何らかの正味の力が作用している場合です。それを念頭に置いて、運動量の問題をやってみましょう。 キログラムだから1トンちょっとで、東に毎秒9メートルで移動しているので、速度は東に毎秒9メートル、この例では右に等しく、止まっている2千キログラムのトラックにぶつかるので、これが私のトラックで、これが2千キロのトラックで止まっているので速度は というのは、車がトラックにぶつかったとき、どういうわけかトラックにはまり込んでしまい、両者が一緒に動き続けるので、一緒にはまり込んでしまうからです。問題は、衝突後のトラックと車の組み合わせの速度はどうなるかということです。 衝突する前の車の運動量は、車の質量×車の呼び質量になります マット さて、全体の運動量は、車の質量×車の速度＋トラックの質量×トラックの速度になります これは、互いにぶつかる前のものです では、質量はどれくらいでしょう 車の速度は毎秒9メートルです。運動量の単位は毎秒キログラムメートルなので、毎秒9キログラムメートルの1000倍ですが、今はシンプルにするために書きません。000、速度は……ゼロ、最初は静止しているので、システムの初期運動量は2,000×ゼロは9000＋ゼロで、毎秒9000キログラム・メートルに相当します これが車がトラックの後ろにぶつかる前の運動量です さて、車がトラックの後ろにぶつかった後はどうなるでしょうか では、その状況に行きましょう トラックがあります もう少しきれいに描きましょう そして、車があります それは、おそらく少し… ボロボロかどうかは触れませんが、彼が放ったのかなど、すべてにおいて 何もなかったと仮定してみましょう。これは私たちができる簡単な問題です。運動量に変化がないと仮定すると、システムに作用する正味の力はないと言っているのですから。 この自動車トラックの物体について何が分かるかというと、新しい質量が分かります。2つの物体を合わせた質量なので、1000キログラムに2000キログラムを加えた3000キログラムです。 衝突前の2つの物体は毎秒9000キログラムでなければならないので、もう一度、質量に速度を掛け、質量は新しい速度の3000倍なので、新しい速度Vサブnと呼ぶことができます。- 力は時間あたりの運動量の変化なので、力がなければ運動量に変化はありません。この両辺を3000で割ると、新しい速度は秒速3メートルになります。 軽い物体と静止した重い物体があり、軽い物体が静止した重い物体にぶつかると、結合した物体はまだ右へ動き続けますが、相対的に遅い速度で私たちに向かってきます。