万有引力と重力について

質問

理科総合についての質問です。

１、万有引力と重力の違いを説明してください。
２、リンゴは木の枝から離れると地面に落ちるのに
　　月はなぜ地球に落ちてこないのか説明しなさい。

以上です。

どれもできるだけ詳しく高1が理解できる程度に説明してくれると有難いです。
よろしくお願いします。

回答No.3

mxf27288 · ベストアンサー

お疲れさんです。

１、万有引力と重力の違いを説明してください。（高校レベル）

　　万有引力→　任意の２物体の間には、各々の質量と距離だけで定まる引力がはたらいていると考えこれを万有引力と呼ぶ。

　　重力→　地球上にある物体が地球からひかれる力を重力といいますが、一般的に地球は自転しているため地球上で観測される重力は万有引力と遠心力の合力です。また厳密には、重力は赤道で最大、地球の自転軸方向で最小になりますが、遠心力は万有引力に比べ極めて小さいため（計算すれば理解できる）重力としては万有引力だけを考えればよいと思います。

　２、リンゴは木の枝から離れると地面に落ちるのに
　　月はなぜ地球に落ちてこないのか説明しなさい。

　　　月は地球の衛星であるということは、お聞きになったことがあると思います。
　　　月は地球の周りを円軌道に近い楕円軌道を描いて運動しています。
　　　この時、万有引力により月は運動の向きを変えて円運動させようとする力（向心力と呼ぶ）が円軌道の中心向きに（地球側）はたらき、同時に同じ大きさの力で向きが反対の力（遠心力と呼ぶ）がはたらきバランスすることにより月は地球には落ちてきません。これは、五円玉に糸を通し糸の端を持って五円玉を回転させると感覚的におわかりになると思います。

お礼

回答ありがとうございます。

おかげ課題ｆが提出できますｗ

回答No.6

Tacosan

「重力」って, 場面によって違う意味になるんだよね....

たとえば地球上での話を主に考えるなら「重力」は (地球の自転による) 遠心力を考慮しなきゃならないんだけど, 宇宙論では「万有引力」と全く同じ (むしろ「万有引力」といわずに「重力」ですます) だったりする.

回答No.5

tardyk134

1.
単に言葉の使い方の問題ではないでしょうか。

万有引力：全ての物が持っている、離れた場所にある他の物を自らの方へ引き寄せる力
重力：天体（地球であることが多い？）がその周りにあるものを引き寄せる力

という風に区別されていることが多いように思いますが、
言葉の使い方は、状況や使う人の考え方によって変わりますので、
絶対ではありません。

2.
簡潔に答えるなら、「進んでいる方向が違うから」です。
・リンゴ……地球へ向かって進んでいる
・月……地球の周りを回っている

物体は、作用する力が何も無ければ、
その場に静止し続ける　か
等速直線運動（同じ速さで一直線に動く）を続ける　か
のどちらかの振る舞いしか取りません。
（厳密には、こういう言い方は色々と問題があるのですが、
ここでは簡単に、こういうことにしておきます）

ですから、
止まっている物が動き出したり、
動いているもののコースが直線じゃなくなったり、
速さが変わったりしたら、
それは、その物体に何らかの力が働いたことの証です。

また、複数の力が ちょうど釣り合うように働いた場合
（たとえば、2つの同じ大きさの力が正反対の方向に働いた場合）も、
やはり、その場に静止し続けるか
等速直線運動を続けるか
どちらかの振る舞いをします。

それらを踏まえた上で、両者の運動を見てみましょう。

リンゴの実には、ずっと地球の引力が働いていましたが、
枝が支えていたために そこにくっついていました。
枝が地球の引力と同じ大きさの力でリンゴを引っ張っていた
と言っても良いです。
しかし ある時、熟して重くなったか、枝が弱ったかして、
引力に引かれて地球の上に落ちてしまいました。

何故かは分かりませんが、
地球の引力の方がリンゴの引力に比べて途方も無く大きいのです。
そのため、支えが無くなるとリンゴの方が地球に引き寄せられてしまいます。

なお、その落ちる時も ずっと地球の引力は働き続けたはずなので、
リンゴは徐々に速くなる運動（加速度運動）をしたはずです。
地球の中心からの距離によって引力が違うとか空気の抵抗があるとか、
細かい話はいくらでも出来ますが、まあ、ほとんど影響ないでしょう。

さて、月の運動ですが、等速直線運動ではなく、
地球の周りを回る運動をしています。
ということは、何かの力が月に働いているということです。
さらに言うと、その力は一瞬たりとも途切れることなく常に働いているわけです。
（力が途切れたら、その時は等速直線運動をしてしまいますから）

その力とは、地球の引力です。
月は 放っておけば どこかに向かって一直線に進んで行くはずなのに、
地球が引力で引っ張っているため、地球の周りを回っているのです。

それだと、地球に落ちてきそうなもんだ？
それはもう、偶然だと言うしかありません。
どこかに飛んで行かないように、でも、落っこちても来ないように、
という絶妙な力の働かせ方が、たまたま月に対しては出来てしまったんです。
月が近くに飛んできた時、引力の大きさと方向が、偶然うまく働いたのです。
（上手く働かなくて落っこちて来ちゃうと、いわゆる「隕石」になるわけですね）
そして それ以来、その絶妙な力で、地球は月を引っ張り続けています。

つまり、地球の引力に引かれながら運動している、という点では、
リンゴと月に違いはありません。進んでいる方向が違うだけです。

じゃあ、そもそも
月は いつ何のどんな力が働いて運動を始めたのか？
それは、見ていた人が居ないので誰にも分かりません。
我々に出来ることは、いま手に入る様々な証拠から類推をするだけです。

回答No.4

noname#201883

１、万有引力と重力の違いを説明してください。

引力とは物質に引っ張られる力を言います。
重力は、引力と遠心力合わせた力を言います。

引力は、質量をもった物質なら何にでも生じます。
ちなみに、私たち人間にもビー玉にも引力はあります。
ただ、その力が小さ過ぎて分からない位ですがｗ

重力は引力に遠心力も合わさった力を言います。
遠心力と引力が同じになった時、無重力といいます。
「無」という文字が付いてますが、重力です。
何かイメージ湧きませんか？

２、リンゴは木の枝から離れると地面に落ちるのに
　　月はなぜ地球に落ちてこないのか説明しなさい。

引力ｇ＝Ｇ(ｍ×Ｍ)/ｒ^2　という公式を知っていますか?
Ｇ：万有引力定数、6.67×10＾-11
ｍ：物質Ａの質量
Ｍ：物質Ｂの質量
ｒ　：物質Ａと物質Ｂ間の距離

です。

この公式から、距離が近くなれば引力は大きくなります。
リンゴは地球と距離が近いという事と、遠心力は地球の自転速度と同じです。
そのため、遠心力が引力に負けてしまっているために地球に引っ張られます。
それが落ちているという訳です。

一方、月は地球と距離があります。更に、相当な速度で地球の周りをまわっているので
遠心力も大きいです。
その結果、引力と遠心力がつり合ってる状態にあります。
要するに、無重力と同じ状態です。
なので、地球に落ちてこないんですよ。

・・・でも、厳密に言うと毎年少しづつ遠ざかってるんですけどねｗ

回答No.2

sanori

こんにちは。

１．
理系の大学生以上になっても、万有引力と重力は「同じだ」と言う人もいれば、「違う」と言う人もいます。
「違いを説明しなさい」という問題が出題されていると言うことは、「違う」と主張する人の立場で答えることになるのでしょう。
「重力は、地球の万有引力と、地球の自転による遠心力との合力である。」
（遠心力の分だけ弱い。赤道付近が最も顕著）

２．
地球上に、身長が１万ｋｍ以上もある巨人が立っているとします。
巨人は水平方向にボールを投げます。
ボールのスピードが遅いと、巨人のすぐ前にぽとりと落ちます。
スピードを速くしていくと、落ちる場所がだんだん向こうになっていきます。
あるスピードでは、地球の裏側に落ちるという状況になります。
さらにさらにスピードを上げると、ボールは地球を１周して巨人の後頭部にぶつかります。
ぶつからないように、投げた後に姿勢を低くすると、ボールはいつまでも地球の周りを回ります。
これが円軌道です。
ちなみに、そのスピードを（大幅に）超えると、ボールはいったん地球から（大きく）離れて、そこから地球の付近に戻ってきます。
これが楕円軌道です。

回答No.1

simotani

万有引力と重力は同じです。地球の中心に全質量が掛かるとして計算する万有引力が重力です。
実は月も落ち続けています。が、走行速度から地上に落ちるところ迄行かないだけ(因みに毎月8mm離れているとか)。