
No.4
- 回答日時:
力F=質量m×加速度aです。
a=F/mと変形出来ます。従って、ものに力を加えると次第に加速して行きますが、その加速度は力に比例し質量に反比例します。そして、質量mには慣性質量と重力質量があります。慣性質量とは動き難さです。重力質量とは、他の物質の万有引力に引かれる性質です。
物質AとBが、地球の重力により落下する場面を考えます。物質Aの質量m1=2×物質Bの質量とします。
物質AとBが地球の重力により引かれる力Fは①のとおり計算されます。
①F=GMm/r^2
このmは、重力質量を表しています。Fは落下する物質の質量に比例するので、
物質Aが地球の重力に引かれる力=2×物質Bが地球の重力に引かれる力
です。
一方、物体に力を加えると加速します。加速度は質量に反比例します。従って次の様に表せます。
②(a=F/m)⇒(F=ma)、(力=質量×加速度)
このmは、慣性質量を表しています。全ての物質で慣性質量が2倍となると重力質量も2倍となります。つまり①m=②mです。
①と②より
ma=GMm/r^2、∴a=GM/r^2となります。つまり、落下する物質の質量に関係なく、重力加速度は同じです。ですから、全ての物質はその質量に関係なく同時に落下します。
簡単に言えば、落下する物質の質量が2倍となると、動き難さである慣性質量と他の物質の万有引力に引かれる力も2倍となります。動かそうとする力も2倍となりますが、動き難さも2倍となるので、同じ動きをするのです。
No.3
- 回答日時:
300mlくらいのペットボトルにいっぱいに水を入れます。
これを片手で左右に振ります。
毛首に力を感じます。これがFです。
まあ正確に感じ取ることはできませんが。
同じ周期で振る幅を2倍にすると、
手首に感じる力も2倍になります。
同じ振り幅で周期を半分にすると、
手首には4倍の力を感じます。
これらはFとaの比例関係です。
aは加速度といって、速度変化の急激さです。
ペットボトルを2つにすると、
手首には2倍の力を感じるでしょう。
これはFとmの比例関係です。
mは質量といって、基本的には動かすものの量です。
2つの比例関係をまとめると F=ma となります。
この実験はスペースシャトルの中ではより正確にできます。
地上では、水平な机の上で滑らせるようにしてすると、
重力からの負担をチャラにできます。
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