このページでは重力加速度とは何か。また、重力加速度の単位の読み方と意味、原理をわかりやすく図で解説しています。

結論から言ってしまうと重力加速度とは、”物体に重力のみがはたらくことによって発生する加速度(＝加速する度合い)”です。

上図のように質量のある物体を何も力を加えずに落下させる(＝地球などからの重力が物体にはたらいて引き寄せられる)と、時間とともにその物体の落下速度はどんどん上がって(＝どんどん加速して)いきます(この速度が上がっていく度合いを「重力加速度」と言う)。

(重力加速度は”物体に重力のみが影響して発生する加速度”なので、地球の場合は何も力を加えずに落下させてもその物体には空気抵抗がはたらいてしまうため、地球上で重力加速度を正確に測定するなら真空中でなければならない)

また、重力加速度というのは”地球などの重力の大きさを数値で表したもの”で、数値が大きいほど地球などの重力が大きい(＝中心に引き寄せる力が強い)ということを意味します。

数値で表すと「地球の重力加速度＝約9.8[m/s²]」となり、月の場合は地球の重力の大きさの約1/6で重力加速度も地球の1/6となるため「月の重力加速度＝約1.6[m/s²]」と表されます。

重力加速度の単位[m/s²]の読み方は「メートル毎秒毎秒(めーとるまいびょうまいびょう)」で、意味は”1[s](秒)間あたりに上がる速度[m/s]”になります。

意味を分かりやすくするために上のように重力加速度の単位[m/s²]を少し分解すると、[(m/s)/s](＝1[s](秒)間あたりに上がる速度[m/s])となります。

では重力加速度の意味をもっと分かりやすくするために「地球の重力加速度＝9.8[m/s²]」と「月の重力加速度＝1.6[m/s²]」を例にしてそれぞれ図で解説していきます。

まず「[m/s²]＝[(m/s)/s]」なので、地球の重力加速度で言えば、「9.8[m/s²]＝9.8[(m/s)/s](＝1[s](秒)間あたりに速度が9.8[m/s]上がる)」ということを意味します。

つまり上図のように地球(重力加速度＝9.8[m/s²])の場合は、1[s](秒)ごとに9.8[m/s]ずつ速度が上がっていくので、落下する物体の速度は1秒後に9.8[m/s]、2秒後に19.6[m/s]、10秒後には98.0[m/s]のように上がっていきます。

同じように月(重力加速度＝1.6[m/s²])の場合は、1[s](秒)ごとに1.6[m/s]ずつ速度が上がっていくので、落下する物体の速度は1秒後に1.6[m/s]、2秒後に3.2[m/s]、10秒後には16.0[m/s]のように上がっていきます

物体の質量に関係なく重力加速度(＝物体に重力のみがはたらくことによって発生する加速度)は同じなので、つまり真空中であれば質量100[kg]の物体でも質量1[g]の物体でも落下速度は同じになります。

なので上図のように、真空中であれば質量100[kg]の物体と質量1[g]の物体を同じ高さから落下させても同時に着地します。

(重力加速度が同じ＝真空中で落下するときの速度の上がり方が同じ)

地球では空気抵抗によって質量の小さい物体は落下速度が遅くなる(重力加速度は同じ)

真空中では質量の異なる物体でも落下速度は同じになりますが、地球では質量の大きい(＝重い)物体ほど落下速度は速く、質量の小さい(＝軽い)物体ほど落下速度は遅くなります(真空中でなくても物体の質量に関係なく重力加速度は同じ)。

これは地球に空気が存在していることで、物体には空気抵抗と呼ばれる物体の進行方向と逆向きの力がはたらいているからで、質量の大きい物体ほど空気抵抗の影響は小さく(＝落下速度は大して遅くならない)なり、反対に質量の小さい物体ほど空気抵抗の影響は大きく(＝落下速度は遅くなる)なります。

まず空気は無色透明な気体で目で見ることはできませんが、空気自体には質量もあって存在していないわけではありません。

(手を速く動かしてみると、手に何かが当たっている感覚がありますが、その何かの正体こそが空気)

これにより上図のように物体を落下させると空気に衝突することで、物体には上向きの力(落下する物体の進行方向と逆向きの力)(＝空気抵抗)がはたらくため、物体の落下速度は遅くなります。

(なので空気抵抗というのは、”物体が空気と衝突するときに、物体が受ける反動”を指す)

そして上図のように物体が同じ形状なら、質量の大きい物体ほど空気抵抗の影響は小さく(＝空気と衝突するときの反動は小さく)なり、質量の小さい物体ほど空気抵抗の影響は大きく(＝空気と衝突するときの反動は大きく)なるため、地球では質量の大きい物体よりも質量の小さい物体の方が落下速度は遅くなります。

以上が「重力加速度とは？単位の読み方と意味、原理をわかりやすく図で解説！」でした。

これまで説明したことをまとめますと、

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