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【いろいろな力】重力・重力加速度とは?

  • 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

このような方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未学習の方は先に確認してください。

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重力とは地球に引っ張られる力

まこと
重力とは、地球に引っ張られる力のことです

 

重力の向きはまっすぐ下向き

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。

 

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、地球上で見るはずです。

 

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『真下』にくることになります。

向きについてはシンプルな形で覚えましょう。

 

 

重力の大きさmg

次に大きさ』に使われている文字の整理をします。

  • 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表すもの
  • 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

 

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、鉄製のほうき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ときと比べると、机やいすの方が動かすのは大変ですよね。

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

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?

  • 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になります。

 

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?

  • 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』」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。

 

重力加速度の大きさ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大きさを覚えておきましょう。

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