実験 08
鉄球と羽根を同じ高さから落とすと、鉄球が先に着きます。では、重いから速いのでしょうか。 空気を抜いたり、月へ持っていったりして、3 つを同時に落としてみてください。
| もの | 重さ | 着くまで | 着く瞬間の速さ | 空気がないとき |
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空気の抵抗は「速さの 2 乗に比例する」として計算しています。どれだけ速くなれるかの上限(終端速度)は、 鉄球(直径 5 cm)秒速 95 m、ピンポン球 秒速 9 m、羽根 秒速 1 m を目安にしました。 本物の羽根はひらひらと向きを変えながら落ちるので、落ち方は毎回ちがいます。
重いものほど、地球に強く引っぱられます。鉄球は羽根の何百倍もの力で引かれています。 ところが、重いものほど動かしにくくもあります。 引っぱる力が 100 倍なら、動かしにくさも 100 倍。差し引きで、速さの増え方(重力加速度)はどれも同じになります。 ガリレオが 400 年前に気づいたことで、アインシュタインはこれを重力の理論の出発点にしました。
空気の中で羽根が遅いのは、重いか軽いかではなく、重さのわりに空気を受ける面が広いからです。 1971 年、アポロ 15 号のデビッド・スコット飛行士は、月面でハンマーと羽根を同時に落とし、 同時に着くことをテレビ中継で見せました。
表面の重力の強さは「星の重さ ÷ 半径の 2 乗」に比例します。地球のジャンプは 0.5 m としました。 体重計は「引っぱられる力」を測る道具なので目盛りは変わりますが、体そのもの(質量)はどこでも同じです。
落ちる力に逆らって浮かぶしくみを、空気の流れで見る実験です。
重力が弱いほど時計は速く進みます。時間の伸び縮みの実験です。
止まるまでに進む距離。速さが 2 倍になると、距離は 4 倍です。