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公式

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結果

平均衝撃力
337,500
ニュートン(N)
力(kN) 337.5 kN
運動エネルギー 168,750 J
減速度 22.94 g

衝突・衝撃力計算ツールとは?

このツールは、衝突や衝撃の際に物体が受ける平均的な力を推定します。運動している物体が静止するとき、その運動エネルギーはすべて停止距離の中で吸収されなければなりません。この停止距離が短いほど発生する力は大きくなります。クラッシャブルゾーン(衝撃吸収ボディ)、エアバッグ、緩衝材が命を守るのは、まさに停止距離を伸ばして衝撃を和らげているからです。

使い方

物体の質量(kg)、衝突速度(m/s)、そして停止距離(m=物体が止まるまでに進む距離)を入力します。すると、平均衝撃力をニュートン(N)とキロニュートン(kN)で、さらに関係する運動エネルギーと、Gに換算した減速度を表示します。

計算式の解説

仕事とエネルギーの関係(仕事=エネルギー原理)によれば、衝撃力がした仕事は、失われた運動エネルギーに等しくなります:\(F \times d = \frac{1}{2} m v^2\)。これを変形すると

$$F = \frac{m v^2}{2d}$$

となります。この式で求まるのは平均の力です。実際のピーク(瞬間最大)の力は、減速の仕方によってこれよりかなり大きくなることがあります。

計算例

質量1500kgの車が15m/s(54km/h)で壁に衝突し、クラッシャブルゾーンによって0.5mの停止距離が得られたとします。運動エネルギー=\(\frac{1}{2} \times 1500 \times 15^2 = 168{,}750 \text{ J}\)。

$$F = \frac{168{,}750}{0.5} = 337{,}500 \text{ N}$$

(337.5 kN)。これはおよそ23Gの減速度に相当します。

衝突前の運動エネルギーが停止距離にわたって行われる仕事に変換される様子を示すエネルギー棒グラフ
衝突前の運動エネルギー\(\frac{1}{2}mv^2\)は、停止までに行われる仕事\(F \cdot d\)に等しい。

よくある質問(FAQ)

停止距離が長いと、なぜ力が小さくなるのですか? 同じエネルギーをより長い距離に分散させるため、各瞬間に必要な力が小さくて済むからです。これがクラッシャブルゾーンやエアバッグの基本原理です。

これはピーク(最大)の力ですか、それとも平均の力ですか? 停止するまでの平均の力です。実際のピーク値は変動し、これより大きくなることが多くあります。

どの単位を使えばよいですか? SI単位(kg、m/s、m)を使ってください。結果はニュートン(N)で表示されます(1 kN = 1000 N)。

最終更新: