【機械設計者のための物理基礎】重力とは何か？力との違いをわかりやすく解説

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今回は以下に関する記事です。

【機械設計者のための物理基礎】重力とは
力との違いをわかりやすく解説

⇩本記事を以下の方におススメです⇩

物理がわからない
なんで重力や摩擦の計算は
いつも9.8掛けるんだ？

⇩本記事を読むと以下が　わかります⇩

通常の力と重力の違い
を解説します。

以下の記事で、力とは物体を加速させるエネルギーと解説しました。
こう見ると力というのは互換性があることがわかります。

力は互換性があるとはどういうことか？

話を簡単にするために、
摩擦と空気抵抗のない宇宙空間で考えましょう。

力（加速力）‹N›＝質量‹Kg›×加速度‹m/sec²›
である以上
―宇宙空間で20Nの力で物体を動かす場合―

20㎏の物体であれば1m/sec²の加速しかしません。

しかし、5㎏のものであれば4m/sec²の加速が可能です。

このように、力（加速力）というのは　
力が一定であれば
動かす質量によって加速度が異なってきます。

逆もまた然りで、力が一定であれば
出したい加速度によって動かせる質量が異なります。

これを、管理人は互換性とよんでいます。
しかし、重力はこの互換性がありません。

重力は地球においては

地球の中心に向かい　
等しく9.8m/sec²の加速度がかかります。

これを重力加速度と言います。

手に取った物体は静止状態ですが手を離すと落下します。
静止状態から落下するということは、
静止状態から加速があることを意味します。

加速があるから落下します。

物体を落下させると、
その物体の大きさや質量に関わらず地球の中心に向かい
9.8m/sec²で加速をしていくということです。

なので、同じ高さからの落下であれば
物体が地面に到達する時間は、物体の重さに関わらず同じなのです。

ウソつくな！！
鉄アレイと羽毛じゃ違うだろ！

そうですね。

しかし、それは羽毛が軽すぎて
空気抵抗の影響をモロに受けているからなのです。

空気抵抗のない真空中では
羽毛も鉄アレイも同じ地面への到達時間が同じ
が成り立ちます。

このように、通常の力（加速力）と違い重力加速度は特異な性質がありますね。

重力は厳密には力ではありません。
一般相対性理論によると、重力とは質量により歪んだ空間を物体が進むこと
と説明されています。

つまり、空間が質量の中心方向に向かって歪むことにより
物体が中心に引っ張られるということなんですね。

しかし、物体の落下運動を見ると　
地球の中心方向限定で初速0から9.8m/sec²で加速させる
という力と等価の作用を持つ物理現象です。

従って、物理学的には力として扱って
物体の運動の計算に用いても問題ありません。

なお、さらに補足すると月の重力は地球の1/6と言いますが、厳密には
月の重力加速度が地球の重力加速度の1/6なのです。

本記事は以上です。
最後までお読みいただきありがとうございます。

tsurfの機械設計研究室