【分かりやすく説明】ニュートンの万有引力とは ~質量を持つもの同士が引き合う力~

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ボールを空中へ投げた時、ボールに力が伝わるが、いつまでも空中を飛び続けず、引力に引っ張られて次第に地上に落下します。




こでは、なぜそのような運動をするのか、アイザック・ニュートンの万有引力についてお伝えします。

落下するボールの動きについて

ニュートンは、質量を持つ物体は、他の質量を持つ物体との間で「引き合う力(引力)」を及ぼしあう事を仮定しました。

そして、質量が大きい物体ほどその引力も大きい事も主張しました。

この仮定した引力の性質を、空中に投げたボールに当てはめるとどうなるでしょうか。

空に向かって投げられたボールには、地球の重力が引力として働いていますので、ボールは常に下向きに引っ張られ、結果的にボールの上向きの速度は次第に遅くなり、ついには地上に落下します。

この時、ボール自身も小さな質量を持っていますので、その力は地球を自分(ボール)に引き寄せようとします。

ボールの質量よりも地球の質量の方がはるかに大きい為、地球がボールに引き寄せられる力はあまりに小さすぎて、ほぼ感じ取れません。

このように、あらゆる物体にはその質量に比例した引力を持っています。

この力を「万有引力」といいます。

太陽を公転する惑星の運動も説明できる

ニュートンの万有引力の法則から、ヨハネス・ケプラーが説明出来なかった「なぜ、惑星は太陽の周りを楕円軌道で回るのか」という事が説明出来ます。

太陽と惑星の両者に働く引力の大きさは、ケプラーの法則から、両者の距離の2条に反比例し、太陽と惑星の質量の積に比例します。

そして、この関係は天体にとどまらず、あらゆる物体同士の間に当てはまります。

ちなみに、太陽も惑星に同じ大きさの力で引っ張られているのに、太陽はほぼ動かず惑星だけが動くのはなぜなのでしょうか。

それは、太陽の質量が惑星に比べてとても大きい為です。

運動の法則によると、物体に生じる加速度は質量に反比例する為、惑星と太陽が同じ大きさの力を受けている場合、太陽に生じる加速度はとても小さいものになります。

その為、太陽はほぼ動かず、惑星だけが振り回され動いているのです。

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