物理I　空中にある物体の加速度について

Question

高1です。
空中にある物体はそもそもどうして加速するのでしょうか。
それもどうして等加速度運動を行うのか疑問です。
物体を高いところから低いところへ落とすと、
確かに落ちていきながら速さが速くなっていますが、これはどうしてなのかよくわかりません。

どなたか教えていただけたら嬉しいです。

touan · Accepted Answer

まずはじめに：
オートバイにしても自動車にしても…アクセルを踏み続けていると、どんどん早く走るようになりますね。
ジェット機も同じですね。エンジンを回し続けていると、どんどん早くなりますね。
自分で力を出して加速しているわけですね。

そこで：
あなたのおっしゃる「空中」ですが…
無重力空間のことではありませんね。ふわふわ浮いているだけの。
地球の重力が働いている場における「空中」ですね。

地面にある場合も含め、地球の重力が働いている場に存在する物体には、地球から重力という力が加わっています。体重計に乗れば「○○Ｋｇ」と人それぞれの重さに応じた値が表示されますでしょう。
「空中」に存在する物体にも、地球から重力という力が加わり続けています。自分で加速する代わりに、地球から加速の力を受け続けているのです。
それゆえ、「空中」にあって落下し続けている物体は、どんどん早くなります。

（おまけ）
空気による抵抗が実際には存在します。ですから、一定以上の速さになることがないのが「しばしば」です。非常に高いところで形成された雨粒がやたらに早くならなかったり、雪がふわふわ地面に到着するように。勿論、隕石のように高速で地球に衝突するものもありますが。

（追）
「速さ」と「速度」、「重さ」と「質量」、「重力」と「重力加速度」など…物理の世界では、厳密には定義が違います。ここでは、分かりやすさを優先して表現したつもりですので、これからの学校生活を通じて理解を深めていただければと思います。

isa-98 · Answer

逆に考えてはどうでしょう？
アドバルーンは絶えずロープを引っ張っています。

５ｋｇの張力が１時間でも１日でも連続してかかります。
想像以上にリキがつえーんですよ。　つ＾＿＾）つ

自分の体にも体重（ｋｇ）が絶えずかかっています。
ずっとGはかかり続けてるんですよん。○（＾＿＾）○

＞空中にある物体はそもそもどうして等加速度運動を行うのか疑問です。

方程式で言えばその物体はｍｇｈと言う位置エネルギーを持っています。潜在的なポテンシャルエネルギーです。

エネルギーを持っているか、エネルギー（F）を与えない限り物体は運動をはじめません。ｆーー；

これを分解すれば、
物体の質量エネルギー、重力、高度と言うエネルギーを保有している事伊になります。

エネルギー保存則により、これEは
E＝ｍｇｈ＝１A2ｍV^2となり、
地表では必ず「V」と言う運動エネルギーを得られる事になります。

poolisher · Answer

ニュートンが発見する以前はだれも正しいことはわからなかったので
すから、あなたが疑問に思うのも当然です。

それから、物が加速度を持って落下する原因を重力、引力といっていま
すが、その原因は現在も実はほとんどわかっていないのです。

わかっているのは、実験で調べた結果、
　・落下は等加速度現象である。
　・落下の速度に落下物の重さは無関係である。
ということであり、
加速度gや万有引力の法則は理論ではなく、実験結果が最も当てはまり
やすい式というだけです。

と、いうことで疑問を持つことはすばらしいのですがその疑問には
現在誰も答えられないので、取りあえずはそういうことだと、いう
ことで先に進みましょう。

興味があるのであれば、読み物ベースでも相対性理論、素粒子物理学、
宇宙物理学などの本を順番に読んでゆくと、重力がいまだもって大きな
謎であることがわかってくると思います。

g-space · Answer

まず、物体を手に載せてみましょう。
　手には物体の「重み」を感じます。「支えている」という感覚があるはずです。
　そして、手を動かさない限り、物体はじっとしていますね？

　では、急に手をどけたらどうなるでしょうか？　
　物体は元の位置にあり続けますか？
　そうではなく、下に「落ちる」はずです。

　手に載せたときに感じた「重み」は物体が手を押す「力」を感覚的に感じ取ったものです。この「手を押す力」は地球と物体が引っ張り合うために生じます。手に載せている間は、同じ強さ（大きさ）の力で手が物体を押し返して力の合計を差し引きゼロにしています。このため、物体はじっとしています。

　物体を手に載せたまま一定の速さで歩いたとすると、物体に働く力はやはり上記の力だけですから、物体はそのままの運動を続けます。今度は静止ではなく等速直線運動（等速度運動）ですね。

　さて、手をどけてしまうとどうなるでしょうか？
　「支える力」が失われますから、物体には下に引っ張る力（「重力」といいます）だけが働くことになります。
　このため、物体は下に向かって動き出します。
（一定の速さで歩いていたときには、水平方向にはそのままの速さで動きながら、下に向かって落ちます。）

　手があろうとなかろうと、つまり「空中」でもこの力は常に働いています。
　つまるところ、物体には、常に重力が働いている（下向きに引っ張られている）というわけですね。

　さて、物体は、引っ張られれば、その分、速さが増します。地上での重力は一定と考えて良いので、加速の仕方は一定です。

　と、こんな説明で納得していただけるでしょうか？

物理I 空中にある物体の加速度について

まずはじめに：

逆に考えてはどうでしょう？

ニュートンが発見する以前はだれも正しいことはわからなかったので

まず、物体を手に載せてみましょう。

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　まず、物体を手に載せてみましょう。