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重さってどういうものなのでしょうか?

  • 質問No.7572457
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何故、生物やビルなどは地球にくっ付いていられるのでしょうか?

重さと言うのは突き詰めると地球の引力ですよね
そして、その引力は地球内部の内部にあるエネルギーのような物が動くことによる磁場で作られていて、
その磁場によりコンパスが北を向くと言うような話を聞いたことがあります。

ですが、同じ地球の引力を受けながらアリのような小さな生物もビルのような大きな建物も
同じように形状を保つことが出来、
さらに人間などはジャンプ(地球から離れる)こともできます。

これはどういう原理なのでしょうか?
同じ力で引っ張られているならば、アリには引力は強すぎて潰れてしまい、ビルには引力は弱すぎて浮かんでしまうということはないのでしょうか?

地球は回っているので遠心力と引力が同じだけ働いているのか
など
考えてみたのですがいまいちよく分かりません。


お忙しい中申し訳ございません

教えていただけると幸いです。

質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.5
  • ベストアンサー

ベストアンサー率 21% (1065/5002)

重さには2種類あります。
重力に引きつけられた時の重さ=重量(重力質量)と、
加速しようとした時の抵抗=慣性質量です。
古典物理においては、この2者が観測の限り完全に一致
している理由は分りませんでした。

明らかなのは重力=万有引力の方で、電子が光子を交換
する事で電磁力を発揮するように、重力子を交換する事で
引力を生じるとされました。
これらの作用は相互作用と呼ばれ、一方的に地球がアリを
引っ張っているのではなく、アリも微力ながら地球を引っ張っ
ているのです‥‥どのぐらい「微力」かというと、アリの重さ
ぐらい、というわけです。
たとえば、一般に「月は地球の周りを回っている」と言いま
すが、実際はどちらも両者の重心の周りを回っているのです。
ただし、地球の方が圧倒的に重いので、その「両者の重心」
が地球の内部にあるので、「地球の周りを回っている」ように
見えるだけです。

重量と慣性質量の一致について言及したのが、「バケツの
水を回転させると周囲の水面が盛り上がる(=遠心力)が、
それに運動の相対性を適用するなら、宇宙全体を回転させ
れば水面の縁が盛り上がる(=重力)はず」というマッハの
原理です(換言すれば、物体の慣性質量は、宇宙全体の
物質の配置によって決まる)。
アインシュタインは、それを導こうとして相対性理論を発見し
ましたが、皮肉な事に相対性理論自体は、マッハの原理を
導けませんでした。

そのためには、ビッグバンによる宇宙の構造において、
全ての観察者にとって、宇宙年齢光年かなたに光速膨張
の壁が観察される=常に宇宙の中心にいる、という事実が
必要だったのです。
物体が加速される場合、前の方の宇宙の物質は後方に
移動しながら、しかし常に宇宙の中心にいる=前後の物質
は等しいのです。
それは、先の「光速膨張の壁」は、単に137億光年かなた
だから昔の姿なのではなく、光速で膨張するものは時間
停止するという相対性理論も関わっています。
よって、そちらに向かって加速しようとすると、その“光速
膨張の時間停止”が解けて時間の動きが早まり、その
ビッグバン当時の壁から吹き出る物質によって、加速する
観察者の後方に移動した物質を補って、「宇宙の中心」で
愛を叫ばせるのです。
前方は、宇宙年齢光年かなたの壁からこちらに向かう物質
によって対称性を保つのに対し、後方は、全て後ろに加速
される物質によるので、物質的に対称であるがゆえ、運動
量が加算される質量において、後方が重くなる=後ろ髪を
引かれる=重力が慣性質量を生むのです。
お礼コメント
noname#187293
ご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなり申し訳ございません。

なるほど、やはり両者は引きつけあうのですね。
また、その両者の中に重心があるのですね。

もう一つの重さでは、
宇宙というのは外側に高速で膨張していて、その先が過去であるかというとそうではなく、
光の早さで膨張しているものは時間が停止するのですね。

なので、宇宙の位置配置において前後の物質に時間的な差はないと。

>>前方は、宇宙年齢光年かなたの壁からこちらに向かう物質
によって対称性を保つのに対し、後方は、全て後ろに加速
される物質によるので、物質的に対称であるがゆえ、

これなのですが、宇宙が外側に光速で膨張しているとしたら、
外側、つまり前の方に進んでいるのだと思います。

宇宙年齢光年かなたの壁は前にあるとしたら、なぜ前からこちらへと物質が加速しているのでしょうか。

前へと光速で膨張しているがゆえに、
宇宙の位置配置が変化して、
元いた場所にあってもどんどん宇宙全体からみると後方に加速しているということになるのでしょうか。
投稿日時:2013/05/11 14:39

その他の回答 (全6件)

  • 回答No.7

ベストアンサー率 35% (674/1895)

>重さと言うのは突き詰めると地球の引力ですよね
>そして、その引力は地球内部の内部にあるエネルギーのような物が動くことによる磁場で作られていて、
>その磁場によりコンパスが北を向くと言うような話を聞いたことがあります。

これはたぶん地球の磁場の話だと思いますが、磁場と重力はかんけいありません。

普段我々が感じている重力は地球のものですが、ニュートンは
あらゆるものが互いに引き合う性質をもっていると考え、それを重力を
名付けました(真実です)。我々が主に地球の重力を感じるのは地球がとても
重たい(質量が大きい)からです。

重力は地球の質量だけではなく、引っ張られる側の質量でも決まります。
引っ張られる側の質量が2倍なら働く重力も2倍になります。
ありが潰れないのはありが軽い(質量が小さい)からです。逆にビルには
巨大な重力が働きます。
お礼コメント
noname#187293
ご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなり申し訳ございません。

なるほど、両方の物質が引き寄せあっているのですね。

なので、引き寄せられる側(力が小さい方)の引力の分だけ重力がかかるということですね。

どうもありがとうございました。
投稿日時:2013/05/11 14:20
  • 回答No.6

ベストアンサー率 64% (49/76)

万有引力がなぜ発生するかの原理についての回答はとても難しいので、
同じ力で引かれているビルとアリについて回答します。

物体そのものの重さである質量と、秤で計測されるような重量は異なります。
万有引力の法則では、2つの物体の質量がM・mで、距離がrの場合
万有引力の大きさFは
 F=GMm/rr (Gは万有引力定数)
となります。
このことから、万有引力の大きさは質量の大きさに比例して、
距離の二乗に反比例します。
だから質量の大きなビルは引力が強く、小さなアリは弱くなります。



地球は自転しているので遠心力の影響でみかけの重力も変化します。
距離も影響しますから、(地球は球体ではないので)赤道直下や
南極でも重力は異なります。
しかし、地球の質量が巨大なので、距離の影響はほとんどありません。

ところで、一般相対性理論では重力は局所的に消去できるとされています。
たとえば、ISS(国際宇宙ステーション)でも、(地球上の1/3程度ですが)
引力の影響をうけていますから、厳密には引力の影響で自由落下していますが、
遠心力によって軌道を維持しています。
人によっては、無重力ではなく無重量状態と表現します。

余談ですが、万有引力は距離の二乗に反比例するので、
大きさのある物質はその先端と末端で受ける万有引力が異なります。
簡単に言うとこれが潮汐力です。
自由落下によって、重力を局所的に消去しても、それは重心という点なので、
無重量状態であっても、重力によって潮汐力は発生しています。
SFに出てくるブラックホールでは、その影響下に入ると自由落下の
状態になるので、表面に接触しない限りは、中は無重量状態だと思われます。
このことから、よく表現されるような圧壊するようなことはないと思います。
(ただし、潮汐力で引きちぎられます)
お礼コメント
noname#187293
ご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなり申し訳ございません。

なるほど、地球の中でも少しは重力が変わるのですね。
公式を書いて頂きありがとうございました。
投稿日時:2013/05/11 14:26
  • 回答No.4
 それは、物理学なんですね。

 地球という条件を外したい。何ものにもとらわれない物質を知りたい。

 電磁気力もある。当初、電気と磁気は別物と思われていた、否、別々に扱おうとして失敗したんですが。

 それより後とは言いません。むしろ前ではあったのです。

 天秤に力を与える重りがある。それは力である

 その重りを、摩擦を出来るだけ減らした平面で加速するにも力が要る。

 この二つの力は、別々のものか、それとも本質的には同じものか。物質によって異なったりしないか。

 これの前者は、ニュートンの重力式と、ニュートンの第一法則の式の整合性を試すものでした。後者はニュートン力学そのものの正否を判断するものでした。

 慎重に慎重を重ねた結果、ニュートン力学に、全く瑕疵が見つからないという結果になりました。

 重力質量(バネ計りで測れる「重さ」)と慣性質量(押してみて分かる重さ)に違いは無く、そして、その二つの質量は物質によらず同じであると分かったわけです。

P.S.

 人間より小さな生物がびっくりするほど高く跳べたり(身長比)、重いものを運べたりしますね(体重比)。あれは小さくて軽いから出来るんですよ。

 動物でも、象は太い脚です。跳べません。それは体重が重いだけでなく、サイズが大きいせいでもあるんですね。

 それと、地球の遠心力ですか? 前に計算してみたことがあります。最も異なるはずの、北極(または南極)と赤道で、なんとか最大で0.4%違う程度です。理科年表を見ると、もっと重力差があります。
 たぶん、地下に重いものが埋まっているのでしょう。
お礼コメント
noname#187293
ご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなり申し訳ございません。

なるほど、持つ重さと押す重さは同じなのですね。
押す重さの方が気がつきませんでした。

サイズの大きなものは跳べないのですね。
確かにあまり大きなもので跳んでいるものはみたことがないですね。

どうもありがとうございました。
投稿日時:2013/05/11 14:44
  • 回答No.3

ベストアンサー率 21% (1031/4750)

引力は、質量をもつもの同士がその質量に比例し、距離の自乗に反比例し、引き合う力です。

どういう原理かというのは難しい話なので、私にはよく判りませんが、アインシュタインは、空間の歪だと言っていますが、今日のニュースにもなっている素粒子の一つの「ヒッグス粒子」により伝達される、電磁力などと比べれば、はるかに弱い力であるるといわれています。

>地球は回っているので遠心力と引力が同じだけ働いているのか

地球の回転速度では、地球表面では、遠心力より引力の方が大きいので、リンゴは地表に向かって落ちるのです。
お礼コメント
noname#187293
ご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなり申し訳ございません。

なるほど、やはり両者の引きつけあう力が引力なのですね。

遠心力と引力が釣り合ってしまうと無重力になるのだとわかりました。

どうもありがとうございました。
投稿日時:2013/05/11 14:46
  • 回答No.2

ベストアンサー率 49% (289/579)

物理学とか全く知りませんが、聞いた話をします。

例えばスポンジを目の前に想像します。
そこに重い鉄球を置くと、スポンジは下に沈みこみます。
沈み込みはその点だけではなく、ある一定の範囲に及びます。
更にピンポン玉をそのある一定の範囲に近づけると、沈み込んだ鉄球の方に引き寄せられます。
これと似たようなことが起きているそうです。
物質がそこに「ある」だけで空間が歪み、周りのものが引き寄せられるとか。
アリが潰れる云々については、質量の大きい物ほど引力の影響も大きいという理屈なのだと思っています。

本当に重力加速度が9.8m/s/sだということくらいしか知らない人間が、聞いた話をしているだけですので、参考程度にお願いします。
お礼コメント
noname#187293
ご回答ありがとうございます。

なるほど
スポンジの上の鉄球のようなイメージで、
星が他の物を引き寄せているのですね!

どうもありがとうございました。
投稿日時:2013/05/11 14:17
  • 回答No.1

ベストアンサー率 22% (2662/11921)

重力だが引力でもある。

地球もアリもビルもそれぞれが持つ質量に見合うだけの引力を持つ。
お互いが引き合うのだが、地球の質量に比べてビルもアリも極々小さな質量でしかないので一方的に地球に引き寄せられている(重力)と感じる。

アリが潰れないのは、質量が小さいから引力もそれに見合った小さいモノになり
ビルが浮き上がらないのは、その重量に見合った引力が作用するから
お礼コメント
noname#187293
ご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなり申し訳ございません。

質量に対する引力が重力になるのですね!
投稿日時:2013/05/11 14:14
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