高校基礎Chapter 11約8分
運動量と力積
運動量 = 質量×速度。力積を与えると運動量が変わる。衝突問題は「外力ゼロ → 運動量保存」で解く。
#運動量#力積#衝突#保存則
つまり「外力がなければ運動量は変わらない」
力積を与えると運動量が変化する:
運動量保存則
外力の合力がゼロ → 系全体の運動量は変わらない
衝突問題は全部これで解ける。
完全非弾性衝突(くっつく)
問1 2.0kg(4.0m/s)が静止した3.0kgにぶつかってくっついた。速度は?
はね返り係数
e = 1:完全弾性衝突(エネルギー保存も成立)
e = 0:完全非弾性衝突(くっつく)
0 < e < 1:不完全弾性衝突(普通の衝突)
よく混乱するところ
「弾性衝突 = 運動量保存」は間違い。
どんな衝突でも運動量は保存される。
エネルギーが保存されるかどうかが弾性衝突の条件。
💡豆知識
自動車のエアバッグは力積の概念の応用だ。衝突時に同じ運動量の変化(Δp)があっても、時間Δtを長くすれば力Fを小さくできる(F = Δp/Δt)。エアバッグが膨らむことで衝突時間を長くし、体に加わる力を小さくする。バンパーのつぶれやすい設計も同じ原理だ。
⚠よく間違えるところ
「弾性衝突でエネルギーが保存される」と「どんな衝突でも運動量が保存される」の区別。運動量保存は「外力の合力がゼロ」なら常に成立。エネルギー保存(力学的エネルギー)は弾性衝突のみ。非弾性衝突では一部が熱・音に変換される。
✓重要ポイント
まとめ
- p = mv(運動量)
- FΔt = Δp(力積 = 運動量変化)
- 外力ゼロ → 運動量保存
- 弾性衝突:運動量+エネルギーが保存、非弾性衝突:運動量のみ保存
まとめ
- p = mv(運動量)
- FΔt = Δp(力積 = 運動量変化)
- 外力ゼロ → 運動量保存
- 「くっつく」→ 完全非弾性衝突(V求める)
// quiz
確認問題
Q1.質量2.0kg・速度3.0m/sの物体の運動量はいくらか?
Q2.運動量保存則が成り立つ条件はどれか?
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