反発係数は、衝突後の 2 つのオブジェクト間の初期速度に対する最終速度の比率として定義されます。別の言い方をすると、反発係数は、衝突前後の法線接触面に沿った速度成分の比率です。
反発係数は、衝突後の 2 つのオブジェクト間の初期速度に対する最終速度の比率として定義されます。別の言い方をすると、反発係数は、衝突前後の法線接触面に沿った速度成分の比率です。
反発係数とその日常生活への応用について、5 分間のビデオを作成しました。ここで確認してください:
非常に弾むものもあれば、まったく逆のものもあります。たとえば、木製の床でゴム製のボールをバウンドさせると、ボールが手に戻ってくることがわかります。しかし、重い金属製のボールを床で跳ね返してみてください。ボールが手元に戻らないだけでなく、床の修理に多額の費用がかかる可能性が非常に高くなります。 だから、家でこれを試さないでください!
では、反発係数について話しましょうか。
その名前が意味するように、反発係数は、実際には 2 つのオブジェクト間の衝突の「反発」(つまり、あなたが与えるもの) の尺度です。つまり、2 つのオブジェクトが衝突した後に運動エネルギーがどれだけ残っているかを表します。
毎秒 25 枚のストロボ フラッシュで撮影された跳ねるバスケットボール。バウンドするたびにボールの高さが減少することに注意してください。 (写真提供:MichaelMaggs / ウィキメディア コモンズ)
あなたがたまたま物理学の愛好家であれば、おそらく前述の反発係数の説明を理解していると思いますが、物理学が得意ではない場合は、少し話を戻して、これについての「背景」を少し説明しましょう。複雑な響きのエンティティ。
反発係数:簡単な説明
2 つのオブジェクトが互いに衝突すると、多くの力が作用します。これは、さまざまな数式の適用も意味します。これらの法則の多くは、多数の発見と派生で有名な同じ超人気科学者によって最初に導き出されました。つまり、彼は彼の名前に多くの特許を持っています – アイザック・ニュートン卿.
2 つの物体の衝突に関して、ニュートンは現在ニュートンの反発の法則として知られている理論を定式化しました。 2 つの物体が衝突したとき、後に移動する速度を単純に示しています。 衝突は、それらが作られている材料に依存します.
2 つのボールが衝突すると、衝突後の速度はボールの素材によって異なります。
ゴム製のボールが平らで硬い表面で跳ね返るとします。明らかに、ゴム ボールは表面から跳ね返りますが、実際の衝突はすべて非弾性であるため、元のエネルギーのほんの一部しかありません。 (注: この衝突が弾性的である場合、ボールは表面に衝突する前と同じ量のエネルギーで跳ね返ります。)
ご覧のとおり、何か他のものと衝突して何かを「変形」させると (たとえば、バスケットボールを地面にバウンドさせると)、元のエネルギーの一部が失われます。そのため、エネルギーが熱/振動に変換されるため、衝突のたびにバスケットボールが低く跳ね返ります。
ボールが跳ね返ると、エネルギーを失い続け、「弾み」が少なくなります。
この場合、反発係数は、「跳ねる」プロセスがどれほど効率的であるかを示すエンティティと考えることができます。効率的であればあるほど、バスケットボールはより「弾む」ようになります。
反発係数の値
前述のように、反発係数は、2 つの物体が衝突した後にどれだけの運動エネルギーが残っているかの尺度です。値の範囲は 0 から 1 です。値が大きい (つまり 1 に近い) 場合は、衝突中に失われる運動エネルギーがほとんどないことを示しています。一方、値が小さい場合は、大量の運動エネルギーが熱に変換されるか、変形によって吸収されることを示します。
現実世界では発生しない完全な弾性衝突の場合、反発係数は正確に 1.00 になります。したがって、他のバスケットボールよりも「弾む」バスケットボールが必要な場合は、反発係数の高いバスケットボールを選ぶ必要があります。
反発係数式
反発係数を計算する式はかなり単純です。衝突後の 2 つのオブジェクト間の最終相対速度と初期相対速度の比率として定義されるため、次のように数学的に表すことができます。
2 つのオブジェクト A と B の 1 次元衝突を考えると、反発係数は次のように計算できます:
ボールが平らな静止面で跳ね返る場合、反発係数は次のようになります。
これらの式を使用して、さまざまな変数を使用して反発係数の値を計算できます。
