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ためになるかもしれない理系講座1

はい、という訳で急に始まったコーナーですw
とりあえず、昔某日記で「クイズによく出る理系知識」というのをやってたのですが
今回は、クイズに関係なく理系の講座を行ってみたいと思います
はい、興味が無い人は無視してくださいw

週に1回のペースくらいで書いてみたいと思います
で、今回1回目の講座は、皆さんよくご存知の言葉だと思われる
「万有引力」と「重力」に関してです

それでは、興味のある方はご覧下さいませ

万有引力とは、アイザック・ニュートンが発見した自然界に存在する基本的な力のこと

一般的に、万有引力=重力という認識がなされている場合が多いですが
根本的には若干異なります
重力というのは、天体表面上にある物体が、天体自体から受ける力のことで
万有引力と遠心力の合力となっております
まぁ、広義的には万有引力と同じように考えられているという訳です

ニュートンがリンゴが木から落ちるのを見て万有引力を思いついたという伝記がありますが
これは、ニュートンの家の窓からリンゴの木が見えることから
ニュートンを知る人物が、後々に作った話だとされています

そもそも、ニュートンが万有引力を思いつくきっかけとなったのはケプラーの法則であって
「物が落ちる」という現象と、太陽系の惑星の運行が同じ力に由来することを発見し
その力を「万有引力」と名付けたのですね
単に地球上にある物体を地球が引っ張る力としての「重力」は、ニュートン以前に既に知られていたのです

こっから、ちょっと計算式やらになってややっこしくなりますよ(w
ニュートンは、ケプラーの法則に運動方程式を適用することで
『二つの物体の間には、物体の質量に比例し、2物体間の距離の2乗に反比例する引力が作用する』という
「万有引力の法則(逆2乗の法則)」を発見しました
これを式で表すと、万有引力の大きさFは、物体の質量をM,m、物体間の距離をrとすると
F=GMm/rの2乗 となります
このGを万有引力定数といい、約6.67259×10の-11乗(m3/s2kg1)です
この定数を最初に計測したのは、キャベンディッシュという化学者で
この人は、水素を発見した人としても有名です

では、この式を木から落ちるリンゴに適用してみましょう
地球の質量をM、リンゴの質量をm、地球の半径をRとすれば
(リンゴが落ちる高さは、地球の半径に比べて小さいので無視できるので)
万有引力の大きさは、F=G×Mm/Rの2乗 となります
ここで、この万有引力の大きさは、リンゴが落ちる運動と同じになるので
リンゴの運動方程式は、加速度をgとすると
mg=GMm/Rの2乗 となり、このgは重力加速度とよばれ
g=GM/Rの2乗となり、どんな物体を落しても一定になる訳です
よって、100gの綿と100kgの鉄球を同時に同じ場所から落しても
同時に下に付くという訳ですね(空気抵抗を無視した場合)

地球の半径が約6400km、質量が約6×10の24乗kgなので
これを上記の式に当てはめると、重力加速度は約9.8m/s2となります
天体の半径と、質量が分かると、その天体での重力加速度は求められるという訳です

最後に引力の反対語として斥力という言葉がありますが
重力においては、引力しか存在しないとされています
斥力が存在するのは、物理学では電磁気力においての話だということです
(じゃぁ、『まじかる☆タルる~ト君』の「引力ん」と「斥力ん」は電磁気力における話なんですねw)

さて、次週の理系講座は・・・・今回ニュートンを取り上げたので・・・
微分・積分学に関しての講座にしたいと思います
何故、ニュートンから微分・積分学になるのかって?
分かる人だけ分かって下さい、分からない人は次週も読んでください(w
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絵羅六栗鼠亭

Author:絵羅六栗鼠亭
クイズとゲームとアニメと漫画と推理小説が好きな30代
だったんだけど、今はどっぷりAKB48にはまってる
ちなみに、渡辺麻友推しです

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