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重力の存在下でも自由落下すると無重力になるのはなぜですか?

<ブロック引用>

自由落下では、無重力状態になるのは表面がないためです。

アインシュタインの最も有名な思考実験の 1 つで、彼が「最も幸せな考え」と見なしたものは、自由落下するエレベーターで落下する男性を描いたものです。不運な男は、エレベーターが絶え間なく落下して水面に出ないと浮いてしまうので、無重力状態になることに気づきました。

現在は無関係に見えるかもしれない彼の考えの含意は、私たちの宇宙の理解に革命をもたらしました。ただし、私が取り上げたい 1 つの影響は、人類の最も深い欲求の 1 つであるタイムトラベルを満たす可能性でした。

問題は、地球の引力から逃れていないのに、コードのないエレベーターに落ちている間、まるで宇宙空間に浮いているかのように無重力を感じなければならないのはなぜでしょうか?読者がこれに驚くとしたら、それはおそらく、重力が私たちに重さを与える力であると信じているからです。 .これは大きな、しかしよくある誤解です。

質量と重量の違い

もちろん、窓から飛び降りても重力はオフになりません。重力がなければ、加速することはありません。実際、ニュートンの運動の第 2 法則によると、力が関係しないと加速を達成することは不可能です。窓から飛び降りる場合 (これはお勧めしません)、一定の速度で落下することはありません。 、しかし代わりに加速します。つまり、毎秒より速く落下します。重力は、この加速の原因となる力です。地球の重力によって与えられる加速度を「g」で表し、その値は 9.8 m/s² です。

以前の記事で説明したとおり:

<ブロック引用>

ミサ 」はオブジェクトに含まれる物質の量として定義され、オブジェクトの「重量」は 」は、純粋に重力の影響下で別のオブジェクトに及ぼす力を表します。質量の大きさは重力の影響を受けません。重さはこの力そのものの化身です。

大衆を揺らし掃引する重力 、それは体重を作りません。別の力 — 方向が同じで方向が反対 — です。

ニュートンの運動の第 3 法則によると、すべてのアクションには等しく反対の反応があります。物体の重さは、実際には等しく反対の力であり、地球が物体に及ぼす垂直力です。 、オブジェクトがその表面に静止しているときに地球に及ぼす力への反応として。重量は文字通り、地球が物体を引っ張る強さの尺度です。これは、両方の力の大きさが等しいためです。したがって、重量は他の力と同様に、力の標準単位であるニュートン (N) で測定されます。

法線力または反力は、物体が静止できる何か、反応できる何かが存在する場合に生成されます。これには、地球の表面またはリフトの床が含まれます。自由落下では、無重力状態になるのは表面がないためです。計量機は、私たちが地球の表面に立っているときに地球に及ぼす力に応じて、地球が私たちに及ぼす反対の力を測定することによって、物体の質量を測定する機器です。この機器は、「測定された力を g または 9.8 で割る」ことによって物体の質量を決定するように校正されています。足に体重計を取り付けて窓から飛び降りた場合、機械の針は落下中ずっと安定したままになります。これは、コードなしのリフトと同じように、両方とも同じ速度で落下しているためです。

1 番目と 3 番目の画像では、針は動かされていません。地球上での自由落下は、宇宙空間で感じるのと同じくらい無重力を感じさせます。

最後に、重力は質量に影響を与えますが、質量の塊であるあなたが落下したり、天文学的に大きな質量の塊である地球に引き寄せられたりすると、それは盲目的に明白になりますが、その大きさは変わりません.あなたの質量 地球、月、そして宇宙の隅々まで60kgです。これは、質量が固有の、または純粋に物質の特性であるためです。一方、物体の重さの大きさは、物体を引っ張る重力の大きさによって変化します。あなたの 60 kg の体重は 882 ニュートン です 地球では、月ではわずか 145.8 N、木星では約 2205 N の重さです。

これは、重量が単に物体が別の物体を引っ張る重力の大きさであるためです。さて、物体の質量は一定であるため、その重量は、それが加速される速度 (重力による加速) のみの関数です。月のように、物体の質量が地球よりも小さい場合、力と生成される重量も、地球上よりも小さくなります。木星のように、地球よりも重い天体の場合は逆になります。重力による月の加速度は 6 分の 1 ですが、木星の加速度は地球の 2 倍以上であるため、それぞれの表面で生成される重みも同様です。もちろん、あなたがそれらの上に立っているという前提で。


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