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この前の運動方程式F=ma をa をgに変えると、重力は、F=mgとなるのですが、なぜでしょうか?
運動方程式と同様の考え方で大丈夫でしょうか?どのように考えれば良いのでしょうか?ご教授願いたいです。すみません。

gooドクター

A 回答 (5件)

重力の位置エネルギーはmgh(hは高さ)になります。


地表(h=0)から宇宙の果て(h=∞)までの位置エネルギーは
∫[0~∞]mgdh=[0~∞]mgh=∞
宇宙は無限のエネルギーで満たされていますか?
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この前の質問で私masterkotoが解説したように


まずは図を描いてみてください

質量mの物体が 自由落下しているという想定の図です
(ただし空気抵抗などは無視)

直線上の運動なので、数直線は下向きが正のy軸とします

物体に働く力は下向き矢印のFです
物体の加速度は 下向きの矢印でgです(gは重力による自然落下の時の加速度という意味ですよね!)

で図の矢印の向きに注意して運動方程式の立式です
下向き矢印のものはプラス扱いで、スカラ量:mも+扱いで運動方程式に代入です

そうすると、
+F=m(+g)
⇔F=mg
を得ますよね
これは結局、自由落下している物体に働く力はFのみで 
Fの詳細はmgである ということを示しているのです

Fのことを重力と呼びますが、重力の詳細はmgであるというわけです
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なぜでしょうかも何も、運動方程式でa=gの場合がma=Fとなるのは書いてあるままなわけですから、正直何を悩んでおられるのか分かりません。

そもそも重力加速度gとは「地球上では質量mの物体は加速度gで加速される」と言う意味ですから、重力の大きさがmgになるのは運動方程式から言って当たり前の話です。
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カテ違いだし、そんなもん、物理の人に聞くより


宇宙自身か神様にでも聞くしかない。
アインシュタイン方程式を低エネルギーで近似すると
ニュートン物理学を導くことはできるが、
それじゃ相対論はどこから出てきたの?ってことにしかならない。
自然法則は、理由があるものじゃなくて、結局
観察してたらこうだったって話だから。
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Fは力、mは質量、aは加速度、gは重力加速度です。

F=ma は、質量mを加速度aで動かす時の力の大きさはFである。Fの大きさは、mとaの積と等しい事を表しています。aは、ロケットエンジンを働かせて質量mを動かす加速度でも、貴方が手で質量mの物体を押したり、引いたりして動かす加速度でも、加速度であれば何でも良いのです。
地球の北極や南極に質量mの物体がある時、地球の質量Mとこの物体の質量mの間には、万有引力が働きます。その大きさFは、地球の重心とこの物体の重心との間の距離をRとして、F=GMm/R^2 となります。Gは万有引力定数です。Fは、GとMとmの積に比例し、Rの二乗に反比例するのです。
ここで、GM/R^2 をgと書き換えると、F=mg となります。
地球の北極や南極に質量mの物体がある時、地球の質量Mとこの物体の質量mの間には、万有引力が働きます。この時、「万有引力」は、「重力」とも呼ばれます。なので、重力は、F=mg となるのです。
北極や南極では、地球の自転に依る「遠心力」は、働かずに、遠心力の大きさは、ゼロですが、北極や南極で無い場所では、遠心力が働くので「重力」は、「万有引力」と「遠心力」が合わさった力(合力[ごうりょく])になります。話を簡単にする為に地球の赤道の海抜ゼロメートルの位置に質量mの物体の重心が来る様に置き、地球の重心(すなわち、地球の中心)からの距離をrとします。万有引力は、物体を地球の中心に向けて動かそうと働き、遠心力は、これと反対の向きに物体を地球の中心から赤道の向きに動かそうと働きます。地球の中心から北極や南極の海抜ゼロメートルまでの距離は、極半径と呼ばれ、約6,357kmで、地球の中心から赤道の海抜ゼロメートルまでの距離は、赤道半径と呼ばれ、約6,378kmです。赤道半径の方が極半径よりも約21kmだけ長くなっています。この距離の差や遠心力の影響で、上皿秤で北極で[重さ]100kgと[重さ]計測された物体は、同じ上皿秤で赤道で計測すると[重さ]99.61kgとなります。[重さ]が390gも軽くなります。詳しくは下記のブログを御覧ください。
https://www.aandd.co.jp/products/keiryo_kiki/tec …
ここで[重さ]と言っているのが「重力」なのです。質量mは、北極でも赤道でも変わりません。同じです。

物理学は一大飛躍を成し遂げる可能性があります。ケプラーは1609年と1619年の著書でケプラーの第1,2,3法則を発表し、ニュートンが1687年の著書で万有引力の法則を発表する切っ掛けになりました。1887年のマイケルソン・モーリーの実験は、1905年にアインシュタインが特殊相対性理論を1915-1916年に一般相対性理論を発表する切っ掛けになりました。
宇宙の加速膨張が観測され、ダークエネルギーやダークマターが提唱され、超弦理論や11次元のM理論などが議論されています。これらは、次の物理学の一大飛躍の切っ掛けとなる予感がします。
1900年にプランクが量子論を1905年にアインシユタインが相対論を創始して現代物理学が誕生し、それまでの物理学が古典物理学と呼ばれたのと同様に、2021-2030年に掛けて生み出される物理学は、今の現代物理学を過去のものとする、全く新しい「真新物理学」を創始するかも知れません。それは、1900-1905年頃の人に量子コンピューターや相対論的GPSの時間補正と言っても理解できないのと同様に、2020年の我々が「局所空間の通常空間における波乗り効果」と聞いても理解できない全く新しい物理理論と技術を生み出すかも知れません。全く新しい時空のイメージと次元理論を生み出し、任意の範囲の時空を通常空間の時空の中を波乗りをする様に滑らせ、何百万光年も離れた遥か彼方の銀河に極めて短時間で人や貨物を行き来させる技術を生み出すかも知れません。そうなれば、はくちょう座の方向の約600光年の彼方にある太陽に良く似た恒星ケプラー22のハビタブルゾーンを公転している岩石惑星ケプラー22bに移民宇宙船が大挙して押し寄せ、ネオ日本/ネオアメリカ/ネオチャイナ/ネオロシアなどが建国されるかも知れません。

時間が無かったら,つまり,時刻も無い,瞬間も無い,時間的な幅が無い/ゼロなら「何」も「存在」できない。すなわち,「無(む)」です。
空間が無かったら,つまり,点も線も面も体積も無い,空間的な大きさ広がりが無い/ゼロなら「何」も「存在」できない。すなわち,「無(む)」です。
真空を「無(む)」だと言う人がいますが、超弦理論の弦/紐/膜やクォーク、素粒子、原子、物質、エルネギーの全てが無くても、真空には時間と空間はあります。従って、真空は、「無(む)」ではありません。

創世記では、「はじめに神は天と地とを創造された。地は形なく、むなしく、やみが淵のおもてにあり、神の霊が水のおもてをおおっていた。」とあります。「はじめに」とは、時間を指す言葉です。「やみが淵のおもてにあり」とは、「やみ」や「淵」が存在しており、これらが存在できる「空間」がある事を意味しています。つまり、神が天地創造を開始した時には、既に時間は存在して時間が流れており、空間も既に存在していたと述べているのです。神は、時間も空間も神自身もやみも淵も創ってはいないのです。これらは既に存在していたのです。
では、これらを創ったのは何なのか? これらは何故、存在していたのか?
聖書は答えていません。

宇宙は、なぜ存在し、宇宙は、どうしてどのようにして始まったのか?
神が創ったのなら、
_神は、なぜ存在し、_神は、どうしてどのようにして始まったのか?
こう記述すると、宇宙と神が同じである事が解ります。

時間の無い宇宙をイメージ出来ますか?  時間が無い状態から時間が始まった/初めた/流れを開始した状態をイメージ出来ますか?
空間の無い宇宙をイメージ出来ますか?  空間が無い状態から空間が始まった/初めた/大きさ広がりを開始した状態をイメージ出来ますか?
出来ませんよね。と言う事は、時間の無い宇宙、空間の無い宇宙は、存在しない、ありえないと理解すべきと言う事なのです。

ビッグバンで宇宙が誕生して、時間も空間も誕生したのなら、ビッグバンの「前」は、時間は? 空間は? どうなっていたのか? との疑問が湧きます。
「無限大の大きさ広がりを持つ空間的に無限大の空間と無限大の過去から存在し無限大の未来まで流れ続ける時間的に無限大の時間が無限大の過去から共に既に存在している」。この時空/宇宙を「母宇宙」と定義します。この母宇宙の時空の量子論的な揺らぎが、我々が存在しているこの宇宙のビッグバンを138億年前に引き起こし、我々が存在しているこの宇宙は、母宇宙の「子宇宙」として、母宇宙の時空の中で誕生し、今も母宇宙の時空の中で加速膨張し続けていると解釈/理解すると、我々が存在しているこの宇宙が誕生する「前」の「時間」は? 「空間」は? と言う問いに、我々が存在しているこの宇宙が誕生する「前」は、母宇宙の時間が流れ、母宇宙の空間が広がっていたと答える事が出来るのです。
それぞれが無限大の大きさと広がりを持つ「子宇宙」を無数に無限大個、その時空の中に持っているのが「母宇宙」で、母宇宙の中では、常に無数の無限大個の子宇宙が誕生して、それぞれが母宇宙の時空の中で収縮/安定/定速膨張/加速膨張などの成長を続けているのかも知れません。多数の宇宙があるとの考えをマルチバースと呼びます。

宇宙人を[この宇宙に存在する知的生命体]とすると地球に住む人類も該当し,人類がいるのに人類の他には,この宇宙に宇宙人はいないと言う方が無理がある。天の川銀河(銀河系)には約1000億個の恒星があると考えられ,その中に地球人と言う知的生命体の実績/事実がある。我々が存在している天の川銀河を含む局部銀河群の中で最大なのがアンドロメダ銀河で,アンドロメダ銀河は,天の川銀河の約2倍の恒星があると考えられる。天の川銀河でも最低1個の知的生命体を産んだ星(地球)があるから,その約2倍の恒星を持つアンドロメダ銀河は最低でも2個の知的生命を産んだ星がある可能性がある。

知的生命体は人型で無いかも? wikipedia日本語版の記事「ケイ素生命」の様に我々の様な炭素系の生命体では無く,ケイ素を主体とする生命体の可能性もある。核分裂物質が豊富な環境でケイ素生命体が誕生し,体内に核分裂物質を取り込み核分裂エネルギーで生命活動を維持するのかも? または,太陽の光を浴びて光合成の様にして生命活動に必要な物質やエネルギーを得るのかも?
そうであれば地球の生命体の様に他の生命体を捕え/殺し/食べ/消化吸収し生命活動を維持するエネルギーを得る必要は無いので、食べる「口(くち)」は無く,自己の体内から電磁波を発信し,外部の電磁波を受信し外部の情報を知覚し,他の個体とコミュニケーションするなら,目も耳も喋る「口(くち)」も無く,呼吸が不要なら鼻も無く,手足も無く,触手の様な体の器官で物を掴み,銀河間航行する宇宙船を組み立て宇宙狭しと飛び回り壮大な宇宙文明を築いているのかも知れません。
下記のブログの後の約1/3は時間/空間/時空/宇宙/存在/起源/創成/神/宇宙生命/進化など諸々の考察で、前の約2/3は宇宙塔マスドライバーの話です。是非、御覧下さい。
http://blog.livedoor.jp/satou_hiroshi_4649/archi …
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