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慣性質量と重力質量について
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> 慣性質量はF=maて定義されるmで、 正確に理解されておられます。質量mの物体を加速度aで加速させるときの力ですね。これで定義されるのが慣性質量です。加速させにくさについての質量ですね。 > 重力質量はF_g=mgで定義されるmです。 式の形が同じですから、仰るように同じに見えてしまいますよね。しかし、正確に考えるなら、もっと根本的な式を使う必要があります。ニュートン力学での二つの物体に働く重力式です。 F=GMm/r^2 (F:二つの物体に働く力、G:重力定数、M:一方の物体の質量、m:もう一方の物体の質量、r:二つの物体間の距離) (※これを地球の質量を考慮し、地表からあまり高くない位置で近似して出て来るのが「F=mg」になります。) こちらで表されるM、mが重力質量になります。二つの物体が引き合う力で定義される質量になります。 F=maとF=GMm/r^2では、式の形が全く違います。この二つがどの程度等しいのか、比例性はどうなのか、といったことが大問題になっていました。質量は2種類か、1種類かは物理学理論的には大きな差を生んでしまいます。 地球の質量がまだ不正確にしか分からなかった時代ですから、地球の重力では正確なことが分かりません。そこで、当時でも厳密に測定可能だった慣性質量を元に、二つの物体が引き合う力を正確に測定する実験・観測が行われました。 その結果、慣性質量と重力質量は、高い精度で等しいという結果が得られました。そこで、慣性質量と重力質量は同じと考えて差し支えない、つまり質量は1種類と考えて理論や実験・観測で扱ってよい、ということになったわけです。 P.S. しかし、さらに時代が進んで現代になると、また慣性質量と重力質量が同じかどうかが問題になっています。少し前によく話題になったヒッグス粒子ですが、物質に質量を与えるとされています。ヒッグス粒子による質量は慣性質量です。 重力質量については、ヒッグス粒子では説明できません。まだ素粒子の分野では重力理論を適用できていないのです(この100年間ぐらい努力しているが、あちこち破綻が出て理論化できず、未だに難航している)。 仮説でもいいので理論がなくては実験、観測のしようもありません。どう実験して何を観測すべきかは、理論から出て来るからです。最先端の分野では、また「慣性質量と重力質量は同じものか?」ということが、再び問題にされるようになっています。
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- foomufoomu
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考え方の問題です。 m*aとm*g のmがまったく同じものだとすると、aとgも同じものという事になってしまいます。 実際、アインシュタインは、aとgは本質的に同じもの、と考えて理論展開しています。 ニュートンは、(はっきりとは言っていませんが)aとgは別のものと考え、mはaに影響する部分と、gに影響する部分に分けて考えているようです。
お礼
ありがとうございます。
- Willyt
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質量というのは慣性の大きさを表す量で、ニュートンの法則を慣性を使えば f=Ma f:力 M:慣性 a:加速度 となります。この慣性を質量と呼んでいるだけなのです。そして重力は地球の表面で物体に作用する万有引力で、これは他のあらゆる力と全く同じ物です。重力は質量1kgの物体に9.8m/sec^2 の加速度を生じさせます。これをgで表せば上の式から 重力f=M・g ということになります。ニュートンの法則を完全に適用できるのです。
お礼
ありがとうございます。
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