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【いろいろな力】重力・重力加速度とは?

この記事では

  • まずはザックリ理解したい
  • イメージを優先したい
  • 苦手を克服したい

というひと向けに解説をしていきます。

 

【今回わかること】

  • 重力の向きと大きさ
  • 質量とは何か
  • 重力加速度とはなにか

 

 

力についての基本事項をまだ確認してない方は、先に確認しておいてください。

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重力とはなにか

まこと
重力とは、地球に引っ張られる力のことです

 

重力の向き

教科書などでは「地球の中心に向かって働く力」と書いてありますが、はじめのうちは気にしなくて大丈夫です。

なぜなら、ほとんどが地球上での話だからです。

 

イメージをはっきりさせるために、1つ質問したいと思います。

先生
いまこの記事を読んでいるあなたはどこにいますか?

物好きな宇宙人がこのサイトにたどり着き、謎のネットワークを使っていないかぎり、地球上で見ていますよね?

先生
では、あなたから見て地球の中心はどこにありますか?

もちろん真下にあります。

なので「地球の中心」というのは、結局「真っすぐ下」にくることになります。

向きについてはシンプルでイメージしやすい形で覚えましょう。

 

 

重力の大きさ

次に、「大きさ」に使われている文字の整理をしておきます。

  • m :質量 (mass)
  • g  :重力加速度(gravitational acceleration)

質量とは?

物体の動かしにくさを数値にしたもの

つまり、

  • 動かしにくいものは質量が大きい
  • 動かしやすいものは質量が小さい

ということになります。

 

教室の掃除をするところをイメージしてみましょう。

掃き掃除をするときに使う「ほうき」や「チリトリ」は、思い通り動かすことができますよね?

万が一、学校にすべて鉄でできているがあれば話は別ですが、基本的には木でできているので軽いはずです。

つまり、ほうきやチリトリは動かしやすいということになります。

 

では、机やいすを運ぶときはどうでしょうか。

ほうきやチリトリを動かすことと比べると、こちらの方が圧倒的に大変ですよね。

言い方を変えれば、机といすの方が動かしにくいということです。

 

つまり2つの例からわかるのは、「ほうきやチリトリ」よりも「机といす」の方が質量が大きいということです。

 

もっと直感的にわかりやすくイメージしたいのであれば、次のようにイメージしても良いでしょう。

  • 重いものは質量が大きい
  • 軽いものは質量が小さい

 

ただし、このイメージで気を付けてもらいたい点もあります。

「質量」と「重さ」は違うもの

「重さ」とは、今回のテーマになっている重力のことを言います。

  • 質量は文字で「m」のこと
  • 重さ(重力)は文字で「mg」のこと

と、しっかり仕分けしておきましょう。

 

重力加速度とは?

空気がない環境で、ものが落ちるときの加速度

加速度ってなんだっけ?という方は、まず加速度について確認しておきましょう。

重力加速度をイメージできるようにするために、次の質問について考えてみます。

まこと
1つ目の質問は、同じ質量のもので比べてみましょう
学校の屋上から「開いた傘」「閉じた傘」を落とすと、どっちが速く落ちる?

これはイメージしやすいと思います。

  • 「開いた傘」はフワフワゆっくり落ちる
  • 「閉じた傘」はヒューっと速く落ちる

つまり、「閉じた傘」の方が速く落ちるので、加速度が大きいということです。

 

まこと
では、2つ目の質問は質量の違うもので考えてみましょう
「1枚の紙」と「消しゴム」を落とすと、どっちが速く落ちる?

 

これもイメージが湧きやすいと思います。

  • 「1枚の紙」はヒラヒラとゆっくり落ちる
  • 「消しゴム」はヒューっと速く落ちる

つまり、質量が大きい「消しゴム」の方が加速度は大きいということになります。

 

ここからが大切なお話です。

実は「開いた傘」「閉じた傘」「1枚の紙」「消しゴム」のすべてが、空気がない状態(真空)だと同じ加速度で落ちていきます

比較しているものは違いますが、次の動画で実際に見てみましょう!


引用:でんじろう先生のはぴエネ!

同じ加速度で落ちるのが確認できましたか?

空気をなくしてしまえば同じ加速度で落下していく

このときの加速度のことを重力加速度と呼びます。

 

重力加速度はどれくらいの大きさなのかも知っておきましょう。

実際に問題を解くときは、「重力加速度gの大きさを9.8m/s^2(2乗のこと)とする」というように問題文に書かれているので覚えなくても大丈夫です。

まこと
今後、力学を続けていると何度も出てくるので自然と覚えてきます

 

重力の簡単な問題、動画での解説も見てみたいという方は、こちらで確認してみてください。

 

力学で覚えるほかの力も「向き」と「大きさ」を覚えておきましょう。

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