質量が大きくなると、物を引っ張る力も大きくなるということは何を根拠に言えるのですか?

A 回答 (4件)

物体と物体には働く引力は,万有引力です。

万有引力は,物体の質量に対して情報のやり取りをすることによって相互作用を受けています。質量のもととなるのは原子核です。電子と核間では電磁弱相互作用が働きます。核内では中性子と陽子がπ中間子による相互作用,いわゆる強い相互作用によって結合しています。中性子や陽子はハドロンと呼ばれています。一方,万有引力はゲージ粒子(この場合グルオン)が作用することで生じます。多分,疑問点は物体間を結びつける相互作用(万有引力)は光の速さを超えてしまうのではないか?という事が考えられます。重力の量子化はまだできていないので質問には答えられませんが参考になったでしょうか?重力相互作用は各素粒子のもつエネルギー,運動量そのものにはたらくので,すべての粒子に普遍的に働きます。ゆえに,光のように質量が無くてもエネルギーに対して相互作用します(アインシュタイン)。定性的には皆さんの回答で充分だと思います。
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根拠は、非常に多くのさまざまな精密な実験です。

どんな実験か、というのを理解するにはかなり勉強しなくちゃいけませんので、ここではパス。

実験的に、物体に加速aを与えるのに必要な力Fはaに比例することが極めて高い精度で確かめられていて、
F = ma
が成り立ちます。この比例係数mは物体によって違い、これを慣性質量と言います。

また、「物体に働く重力の大きさHが慣性質量mに比例する」という仮説を「等価原理」と言います(これはアインシュタインの一般相対性原理の基本になっている)。現在まで繰り返されている実験では「等価原理」は極めて良い精度で成り立っていることが知られています。
H = G m M/r/r
(例えば地球が物体に及ぼす重力をHとすると、Mは地球の慣性質量、mは物体の慣性質量、Gは定数(万有引力定数)で、rは物体の重心と地球の重心との距離。)
だから、物体が地球から受ける重力Hを秤を使って測定すれば、その物体の慣性質量mが正確に決定できる訳です。(「質量を測るために加速してみる」というやり方は普通じゃないですよね。秤の方が簡単。)

最新の物理理論(まだ完成していません)には「等価原理」が必然的に成り立つメカニズムが初めから織り込まれています。

なお、「等価原理」により、物体に働く重力によって物体が受ける加速度は慣性質量によらないことが分かります。従って、天体の公転半径からその質量を計算することは出来ません。出発点と初速が同じなら、どんな慣性質量のものでも同じ軌道を描きます。だからこそ、質量の違う2つの宇宙船がランデブーしたりドッキングしたりできる訳です。
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一番簡単なのは天体の運行です。

太陽の周りを惑星が回り、地球の周りを月が回っています。引力と遠心力が釣り合っているわけですが、質量が小さければ公転半径が大きくなります。これを解析するとそれぞれの質量がわかるそうです。
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この質問は、単純に考えていいのでしょうか?・・・わかりませんが(笑)



力の大きさは、質量に比例する。
という、運動方程式を根拠に言えると思います。
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