yu さんの書込 (2009/02/05(Thu) 19:03)

はじめまして．yuと申します．

現在，高速連写機能を有するデジタルカメラを用いていろいろな物理現象の分析を行っています．

衝突についてなのですが2物体A,Bの質量が等しく，速度vで物体Aを静止している物体Bに完全弾性衝突させれば，理論上（質点の場合）物体Aは静止し，物体Bは速度vで動き出します．

しかしこれをビー玉を用いて実際に行ってみると衝突した後，物体Bはもちろんなのですが，物体Aも動き続けてしまいます． おそらく剛体の衝突なので回転エネルギーが絡んでいるのだと思いますがそれが物体にどのような影響を及ぼし，衝突後も物体Aが動き続けるかがどうしてもわかりません．

どなたか教えていただけたらうれしいです．よろしくお願いします．

toorisugari no Hiro さんのレス (2009/02/05(Thu) 19:16)

ABの運動は同じ直線内に拘束されていますか(特に衝突の瞬間)? 斜め衝突をすれば，弾性衝突理論の範囲でもAは動き続けます．

Yokkun さんのレス (2009/02/05(Thu) 19:16)

なかなか難しい問題ですね．とりあえず気になるところは，

1. ビー玉A,Bの質量は，かなりの精度で等しいことが確認されているかどうか．
2. ビー玉が真球になっているかどうか．
3. 運動が１次元に拘束されているかどうか．
4. (3)が満たされればほぼOKですが，正面衝突が実現しているかどうか．
5. 転がりとすべりの状態がどのようになっているか．

レールを使った鋼球の衝突では，ほぼぴたりと止まると思います．

yu さんのレス (2009/02/05(Thu) 20:43)

早速の返信ありがとうございます．

すみません．記述するのを忘れていました．レールの直線上で実験を行っています．

ビー玉の質量は6gでした．しかし精度や真球になっているかは正直微妙です．

ビー玉は衝突した直後は本当にわずかな時間は回転しながら止まっています．その後に動き出すような感じです．

もしかすると簡単に作った実験装置なのでそれが原因かもしれません…．

yama さんのレス (2009/02/05(Thu) 22:15)

衝突したときにAの並進運動のエネルギーがすべてBに引き渡されたとしても，Aの回転運動のエネルギーはBには引き渡されないと思います． その結果，衝突直後にはAは重心が静止した状態で，その場で（スリップしながら）回転を続け，しばらくすると摩擦力によって加速されて転がり始めるのだと思います．滑らずに転がるようになったときに速度は一定になるでしょう．

mNeji さんのレス (2009/02/05(Thu) 23:01)

面白そうな実験ですね．

＞ビー玉は衝突した直後は本当にわずかな時間は回転しながら止まっています．その後に動き出すような感じです．

いっその事，ビー玉にマーカーを付けておいて，回転運動も計測対象にして解析するのはどうでしょうか？

yu さんのレス (2009/02/05(Thu) 23:30)

皆様，本当にありがとうございます．

yamaさんの回答をみて納得できる部分がありました．確かに物体Aはその後に等速運動を行っていました．

mNejiさんのアドバイス通り，回転運動も自分なりに解析してみようと思います．

もしまた困ったことがあったら質問させていただくことがあるかもしれません．そのときはお手数ですがまた回答をもらえるとありがたいです．