衝撃の際、動く物体のエネルギーが仕事に変換され、力が重要な役割を果たします。 衝撃の力の方程式を作成するには、エネルギーと仕事の方程式を互いに等しく設定し、力を解きます。 そこから、衝撃の力を計算するのは比較的簡単です。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
衝突力を計算するには、運動エネルギーを距離で割ります。
衝撃とエネルギー
エネルギーは仕事をする能力として定義されます。 衝撃の間、オブジェクトのエネルギーは仕事に変換されます。 移動するオブジェクトのエネルギーは運動エネルギーと呼ばれ、オブジェクトの質量の半分に速度の2乗を掛けたものに等しくなります。
KE = \ frac {1] {2} mv ^ 2
落下する物体の衝突力を考えるとき、落下した高さがわかれば、衝突点での物体のエネルギーを計算できます。 このタイプのエネルギーは重力ポテンシャルエネルギーとして知られており、オブジェクトの質量に、オブジェクトが落下した高さと重力による加速度を掛けたものに等しくなります。
PE = mgh
影響と仕事
仕事は、オブジェクトを特定の距離だけ動かすために力が加えられたときに発生します。 したがって、仕事は力に距離を掛けたものに等しくなります。
W = Fd
力は仕事の構成要素であり、衝撃はエネルギーを仕事に変換することであるため、エネルギーと仕事の方程式を使用して、衝撃の力を解くことができます。 衝撃によって作業が完了したときに移動した距離は、停止距離と呼ばれます。 これは、衝撃が発生した後に移動するオブジェクトが移動した距離です。
落下物による衝撃
質量が1キログラムの岩が、高さ2メートルから落下し、プラスチックのおもちゃの中に2センチメートルの深さで埋め込まれているときの衝撃力を知りたいとします。 最初のステップは、重力の位置エネルギーと仕事の方程式を互いに等しく設定し、力を解くことです。
W = PE = Fd = mgh \ implies F = \ frac {mgh} {d}
2番目の最後のステップは、問題の値を力の方程式に代入することです。 すべての距離に、センチメートルではなくメートルを使用することを忘れないでください。 2センチメートルの停止距離は、100分の2メートルとして表す必要があります。 また、地球の重力による加速度は常に毎秒9.8メートルです。 岩からの衝突力は次のようになります。
F = \ frac {（1）（9.8）（2）} {0.02} = 980 \ text {N}
水平方向に移動するオブジェクトからの影響
ここで、安全性テスト中に壁に衝突する、毎秒20メートルで走行する2,200キログラムの自動車の衝突力を知りたいとします。 この例の停止距離は、車のクラッシャブルゾーン、つまり衝突時に車が短くなる距離です。 車が衝突前よりも4分の3メートル短くなるほど押しつぶされたとします。 繰り返しになりますが、最初のステップは、エネルギー（今回は運動エネルギー）の方程式を設定し、互いに等しく作用して力を解くことです。
W = KE = Fd = \ frac {1} {2} mv ^ 2 \ implies F = \ frac {1/2 mv ^ 2} {d}
最後のステップは、問題の値を力の方程式に代入することです。
F = \ frac {1/2（2,200）（20）^ 2} {0.75} = 586,667 \ text {N}