「引力」と「重力」の違いをわかりやすく図で解説！

このページでは「引力」と「重力」の違い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「引力」と「重力」の違いは、”質量を持つすべての物体が互いに引き合う力(＝引力)”なのか、”引力から(自転によって発生する)遠心力を引いた力(＝重力)”なのかです。

上図のように引力というのは”質量を持つ2つの物体間にはたらく力”で、引力の大きさは”2つの物体の質量[kg]の積に比例し、2つの物体の重心間の距離[m]の2乗に反比例”します。

重力というのは”引力から(自転によって発生する)遠心力を引いた力”(引力を10、遠心力を1とするなら重力は9)で、地球などの重力の大きさは重力加速度[m/s²]で表されます。

(地球の重力の大きさであれば「地球の重力加速度＝約9.8[m/s²]」、月の重力の大きさ(地球の重力の約1/6)であれば「月の重力加速度＝約1.6[m/s²]」)

では引力と重力、それぞれについて実際の計算例なども含めて詳しく解説していきます。

引力とは

引力とは、”質量を持つすべての物体が互いに引き合う力。万有引力(ばんゆういんりょく)のこと”です。

(引力は”物体が互いに引き合う力(磁力・分子間力・万有引力など)の総称”を意味するが、このページでは「引力＝万有引力」として解説している)

上図のように「引力の大きさ(F)は、2つの物体の質量(M、m)の積に比例する＝2つの物体の質量が大きいほど、引力も大きくなる」、「引力の大きさ(F)は、2つの物体の重心間の距離(r)の2乗に反比例する＝2つの物体の重心間の距離が離れているほど、引力は小さくなる」ということを意味しています。

(引力は地球などの惑星だけでなく、質量のある物体同士であればはたらく力なので、「りんごとボール」、「人と人」などにもはたらいている)

ですが引力の大きさをイメージするのは難しいと思うので、例として「100[kg]の人と50[kg]の人(重心間の距離は3[m])にはたらく引力の大きさ」はどのくらいなのかを見ていきましょう。

上図のように公式に当てはめて計算すると、「100[kg]の人と50[kg]の人(重心間の距離は3[m])にはたらく引力の大きさ＝0.00000003078[N]」となります。

”100[g]の物体にはたらく重力の大きさ(＝重さ)”が約1[N]なので、つまり手のひらに100[g]の物体をのせたときに手のひらにかかっている力の大きさが約1[N]、ということです(みかん1個が約100[g])。

(100[g]の物体には地球の重力(引力-遠心力)がかかっているが、この場合での物体にかかる遠心力の大きさは引力と比べると非常に小さい力なので、この1[N]というのはほぼ「地球と100[g]の物体」が引き合う力(＝引力)の大きさと言える)

([N]は力の単位なので、引力の単位だけでなく、重さの単位などにも用いられる)

このように2つの物体のうち、少なくとも一方が惑星くらい質量が大きい物体でなければ、引力の大きさ(F)は人間には感知できないほど小さな力であることが分かります。

重力とは

重力とは、”引力から(自転によって発生する)遠心力を引いた力”です。

地球であれば反時計回りに自転(1日に1回転)しているので、その自転によって地球上に存在する物体には「遠心力」という外側への力がはたらきます。

例えば、上に何かモノを乗せたままコマを回転させると、コマの上に乗っていたモノは外側に弾かれてしまいます。

これはコマを回転させたときに、コマの上にある物体に外側へと(コマの回転による)遠心力がはたらくからです。

地球の重力について考えるときもコマと同じように考えていくと、地球は反時計回りに自転しているため、地球上に存在する物体には外側へと遠心力がかかります。

上図のように重力というのは”引力から遠心力を引いた力”を指すため、上図のように引力が10で、遠心力が1だとすると「引力10 - 遠心力1 = 重力9」となります。

(地球上で最も重力の大きい北極・南極と、最も重力の小さい赤道では約0.5％しか重力の大きさに変化はないため、地球の引力に対して遠心力は非常に小さな力だと分かる)

また、この重力の大きさを数値として表したものを「重力加速度」と呼び、「地球の重力加速度＝約9.8[m/s²]」、「月の重力加速度＝約1.6[m/s²]」(月の重力の大きさは、地球の重力の大きさの約1/6)となります。

以上が「引力と重力の違い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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