物理の質問です。
小球が摩擦のない床と衝突する時を考えます。
①垂直に完全弾性衝突する場合の速度の絶対値と②斜めに衝突する場合の速度のx成分はそれぞれ一定になりますか。それとも、衝突の時に速度が小さくなって、また大きくなる（速さが一度0になってから、また元の速さに戻る）のですか？
スローの実験動画も見付からないですし、考えても良く分からないので困って居ます。
回答宜しく願います。
ベストアンサー
衝突は、極めて短い時間に大きな力が作用することです。
また、物体が運動を変化させるのは力が働いたときです。
よって弾性衝突の場合、小球が床に衝突し床面から離れる瞬間には衝突前と同じ速さになっています。
②に関しては、摩擦のない面であれば小球は水平方向に力を受けないので速度は変わりません。
回答ありがとうございます。
自分でも考えて居る内に色々と良く分からなくなって終いました。
そもそも衝突したら跳ね返るのはなぜですか？身近なことなので余り考えたことがなかったのですが、考えて見るとなぜ衝突が起こるのか良く分からなくなって終いました。物体が壁に衝撃を与えると、壁は衝撃を受けて変形し、物体は壁に与えた分の衝撃を失い、止まる、そんな気がしてきてしまいました。
お手数ですが、衝突が起きて跳ね返る仕組みを教えて頂けませんか？
それでも分からないことがあれば、また返信でお伝えしますのでその時は宜しくお願いします。
衝突は、小球が床に衝突した時に床から受ける反作用によって運動を変えています。
「壁が力を受けて変形し…」についてはその通りで、その衝撃の吸収度合い等が衝突後の速さを変えます。全く変形しない床であれば小球ははね返り、スポンジの上に落とせば殆どはね返らないというようなイメージです。
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そのほかの回答（1件）
衝突の問題において、摩擦がないと仮定すると、エネルギーと運動量が保存されます。そのため、以下のように理解することができます。
①小球が完全弾性衝突を起こす場合、すなわち、小球が床に垂直に衝突する場合、運動エネルギーと運動量が保存されます。小球の速度の絶対値は衝突前後で変わらず、方向だけが逆転します。つまり、上に向かって同じ速度で跳ね返ります。
②小球が床に斜めに衝突する場合も、エネルギーと運動量の保存則が適用されます。しかし、今回は、小球の速度ベクトルをx成分（水平方向）とy成分（垂直方向）に分解することができます。水平方向（x軸）には力が働かないため、x成分の速度は衝突前後で変わらず一定となります。一方、垂直方向（y軸）では、衝突により速度の方向が変わります。
したがって、衝突の瞬間に速度が一度0になるということはありません。エネルギーと運動量が保存されるため、衝突前の速度（またはその成分）は衝突後も保たれます。
回答ありがとうございます。
自分でも考えて居る内に色々と良く分からなくなって終いました。
そもそも衝突したら跳ね返るのはなぜですか？身近なことなので余り考えたことがなかったのですが、考えて見るとなぜ衝突が起こるのか良く分からなくなって終いました。物体が壁に衝撃を与えると、壁は衝撃を受けて変形し、物体は壁に与えた分の衝撃を失い、止まる、そんな気がしてきてしまいました。
お手数ですが、衝突が起きて跳ね返る仕組みを教えて頂けませんか？
それでも分からないことがあれば、また返信でお伝えしますのでその時は宜しくお願いします。
完全弾性衝突では，壁も物体も変形せず，衝突の際は音も発生しません。（物体が変形したり，音が発生したりすると，そのエネルギーの分だけ衝突後の速度が遅くなってしまいます。）つまり，完全弾性衝突とは，「衝突の前後で速度が変わらない衝突」という単なる概念で，自然界で一般に発生する衝突とは異なります。
一般的な衝突は，物体が変形したり，衝突の後で速度が遅くなったりするので，「完全弾性衝突」を考えるときはこれらの衝突のことはあまり考えない方が良いかもしれません。
垂直に衝突する時は摩擦がある場合でもない場合でも小球の運動の向き真反対にが変わって居るので、衝突の瞬間は一度速度が0になっているきがするのですが、どうでしょうか？
また、自分は物理が苦手なので、色々な人の意見が聞ける様に（人それぞれ表現が違うので、色々な人の意見を聞いた方が理解し易いと思いまして、、、）他のサイトでも聞いて見たのですが、そのサイトの方は一度速度が0になるとおっしゃっていたのですが、、、
垂直ではない場合はどうなのか良く分かりませんね、、、勘ですが、完全弾性衝突では壁が変形しないので速度が0にならず、非弾性衝突では壁が変形するので速度が一度0になるきがするのですが、、、
衝突の瞬間に方向が正の方向から負の方向に逆転する場合、理論上、衝突の瞬間の方向は正でも不でもないことになります。したがって、「速度が０になる」という言い方は可能であると思います。
壁に斜めに衝突する場合はどうなのでしょうか？壁と垂直に分解した速度は壁に垂直に衝突する時の速度と同じ様になると思うのですが、壁と平行に分解した速度も一度小さくなってからまた大きくなるのでしょうか？それとも一定なのでしょうか？
弾性衝突のポイントは「衝突の前後で速度が変わらない」ということです。衝突の瞬間は「衝突の前でも後でもない」ので、衝突の瞬間について議論することは弾性衝突というテーマにはなじまないと思います。
なお、斜めに衝突した場合も、速度ベクトルをx成分（水平方向）とy成分（垂直方向）に分解することができるだけで、垂直に衝突した場合と考え方は同じです。
弾性衝突のポイントは「衝突の前後で速度が変わらない」ということです。衝突の瞬間は「衝突の前でも後でもない」ので、衝突の瞬間について議論することは弾性衝突というテーマにはなじまないと思います。
→自分も全くその通りだと思います。実は教科書を読んで居て少し疑問に思ったた め質問したんです。自分は物理学者になりたい訳でもないし、このことは大して重 要なことではないと思うので、また必要になった時かどうしても解決した時に聞き たいと思います。
ありがとうございました！
