一番かんたんな衝突

２つの物体の衝突を復習します。ボールとボールはぶつかると相手を弾き飛ばしたり、跳ね返ったりします。

２つの硬いボールの衝突

オレンジ色の物体の質量：青の倍

操作方法

オレンジ色の物体の質量：オレンジ色のボールがどのくらい重たいかを設定します。数字が大きければ大きいほど、オレンジ色ボールは重たいということです。この数字が１の時、青ボールとオレンジボールは同じ重さです。

解説

このプログラムは、２つのボールが正面衝突した時、どのような動きをするかを図示します。

オレンジ色ボールの質量を大きくすると（重たくすると）、衝突してもオレンジ色ボールの軌道はあまり変わりません。一方重たいボールとぶつかってしまった哀れな青ボールは吹っ飛びます――オレンジ色ボールの最初のスピード以上のスピードで。これが、軽自動車は事故に会った時吹っ飛びやすく危険な理由です。相手より軽ければ軽いほど、こちらは吹っ飛びやすいのです。

もしオレンジ色ボールと青ボールが同じ質量なら、単に速度を交換するだけです。オレンジは止まり、青は最初のオレンジの速度と同じになります。ニュートンのゆりかごというおもちゃで起きているのはこの現象です。

オレンジ色ボールの質量を青ボールより小さくすると――たとえば質量比を0にすると――青ボールは衝突してもびくともしなくなります。逆に、オレンジ色ボールは跳ね返されます。これは、壁にボールをぶつけるのに似ています。壁は地球に固定されているため、壁にボールをぶつけるというのは、地球とボールの衝突を起こすのと同じです。そして地球と比べるとボールの質量は無に等しいので、跳ね返るのです。もちろん地球の軌道のズレは、ゼロではないもののほぼ皆無です。上の車の例で言うと、もしあなたの車の質量が無限大なら、新幹線の直撃を食らったとしても、中にいるあなたはかすかな振動すら感じないでしょう。

青ボールが最初に動いている場合は？

このプログラムでは青ボールは衝突前には動いていません。これが図示するのは止まっている物と動いている物の衝突です。ではこのプログラムからは、動いている物同士の衝突はわからないのでしょうか？実はわかります。あなたが青ボールの代わりに動けばよいのです。あなたが動けば、青ボールはあなたから見るとうごいて見えます。両者が動いている場合の衝突は、片方が止まっている衝突と本質的に同じで、違うのは観測者の速度だけです。「一番かんたんな衝突」と言いましたが、これで本質的には十分なのです。