衝突破片の速度分布とエネルギー分配に関する実験的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03640364
• 研究機関: 東邦学園短期大学
• 研究代表者: 高木 靖彦 東邦学園短期大学, 商経科, 講師 (10192147)
• 研究分担者: 加藤 學 名古屋大学, 理学部, 助教授 (80115550)
• キーワード: 衝突実験 / 惑星形成過程 / スケーリング則 / 衝撃波 / 速度分布

研究概要

立方体及び球形の葉蝋石を標的とした衝突破壊実験を、衝突速度400〜900m毎秒の範囲で行い、破片の飛散する様相を高速度カメラで撮影した。そのフィルムの解析から各々の破片の初期位置及び3次元速度を求めた。
それらの解析から、以下の結果が得られた: 1.他のグループが提唱していたような破片速度と破片質量の間の負の相関関係は見られず、破片速度は、破片質量にはよらず衝突条件によって決まるほぼ一定の値になる。 2.各衝突で形成される全破片の平均速度(1で述べた一定値)は、その衝突の無次元衝突応力パラメターの1乗に比例する。無次元衝突応力パラメターとは、衝撃波が標的の背面に到達した時の圧力を標的強度で正規化したものである。 3.一回の実験の各々の破片速度は、衝突地点から破片が標的内で最初にいた位置(初期位置)までの距離の-4/5乗に比例する。 4.全ての実験の破片速度は、破片の初期位置における衝撃波の圧力の1/4乗に比例する式によりスケーリングできる。
これらの関係式は、無次元衝突応力パラメターの定義式から直接求めることはできないけれども、このパラメターが破片のサイズ分布のみならず破片速度に関しても良いスケーリング・パラメターであることを示唆している。さらに、衝突破壊現象に関するスケーリング則を理解するためには、衝突により発生する圧力とその発生領域の大きさ、及びその衝撃波の減衰率の理解が重要であるという、従来からの我々のグループが主張してきた指導原理が正しい事を示している。

研究成果

• [文献書誌] Y.Takagi,M.Kato,and H.Mizutani: "Velocity distribution of fragments of catastrophic impacts" Asteroids,Comets,Meteors. 597-600 (1992)
• [文献書誌] M.Kato,Y.Iijima,Y.Okimura,M.Arakawa,N.Maeno,A.Fujimura,and H.Mizutani.: "Impact experiments on low temperature H20 Ice" Physics and Chemistry of Ice. 237-244 (1992)
• [文献書誌] Y.Takagi,S.Honda and M.Kato: "Scaling law on fragment velocities of catastrophic impacts" Proc.25th.ISAS Lunar and Planetary Symposium. 131-135 (1993)
• [文献書誌] N.Fujii,Y.Takagi,T.Nakano,and A.Tanaka: "A model of coronae formation on Venus-A possibility of down welling tectonics at Eastern Aphrodite-" Proc.25th.ISAS Lunar and Planetary Symposium. 190-195 (1993)
• [文献書誌] Y.Iijima,Y.Okimura,M.Yamamoto,M.Kato,M.Arakawa,M.Higa,A.Fujimura,N.Maeno,and H.Mizutani: "Cratering experiments on ice;The dependence of crater formation of projectile materials,and scaling parameter" Proc.25th.ISAS Lunar and Planetary Symposium. 141-146 (1993)
• [文献書誌] M.Kato,Y.Iijima,Y.Okimura,M.Arakawa,M.Higa,A.Fujimura,N.Maeno,and H.Mizutani: "Mass distribution of fine fragments of ice" Proc.25th.ISAS Lunar and Planetary Symposium. 125-130 (1993)