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物理の超簡単？なこと
muroto_misakiの回答
- muroto_misaki
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質問者さんが高校何年でどのくらいの物理の学力レベルかは分かりませんが、他の解答者の方々が高1～高2と仮定して解答しておられるようなので私は高3～浪人生向けレベルで細かい概念論を混ぜて解説をします。とても理解できそうに無ければ他の回答者の方々の書き込みを参考にしてください。 物体の近くに居る限りはその物体から必ず「万有引力」というものを受けます。しかし万有引力は物体の質量に比例するので（半径に反比例します）地球上にあるような普通の物体からは殆ど受けているようには感じられず、地球や惑星そのものといった大きな物体になってやっとその影響が出るくらいの力の大きさになっています。 例えば地球上に居る限りはかならず地球の中心方向に対して万有引力を受けていますが、地球（物でも良い）の上に乗っかっている物体は乗っかっている場所から同じ大きさの逆向きの力を受けている（垂直抗力と言います）ので静止したままです。ところが空中にある物体はそれを押し返す力が無いので（厳密に言うと空気抵抗がありますが）、万有引力に引っ張られて地球の中心方向に向かっていくのです（これを落下といいます）。静かに地面に落とす（外力を掛けないで落とす）ことを自由落下と呼びます。 さて、万有引力の大きさをF(Forceの略)、物体の質量をm（massの略）、地球の質量をM、地球の半径をR（radiusの略）とすると物体に掛かる万有引力Fは F=GMm/R^2 となります。ここでGは万有引力定数と呼ばれる定数です。 加速度をa（accelateの略）とすると運動方程式よりma=Fですから ma=F =GMm/R^2 となり、 a= GM/R^2 となります。 ここでGは定数、M（地球の質量）は勿論定数、R（地球の半径）も勿論定数ですから、落下している物体の質量に関係無く落下の加速度は一定となることが分かりました。 そこでこの加速度aを重力加速度g（gravityの略）と呼ぶ事になったのです。ということで自由落下時に物体に働く力（万有引力）Fはmgとなるのです。 g = GM/R^2は地球の質量や半径を代入して計算すると大体は9.8[m/s^2]となることが知られています。 単純に言えばm×gの力が働いているというのはm×M/R^2の万有引力が働いているというのと同じ表現であると考えていただければ構いません。
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