最終更新日: 2023 年 7 月 30 日

物体の自由落下の法則 (1604)

物体の自由落下の方程式 — *ドン・ジョバンニ・デ・メディチに落下死体の法則を実演するガリレオ。*

v = GT

この方程式は、自由落下する物体の速度が 9.81 m/s² の速度で着実に増加することを示しています。つまり、1 秒後、オブジェクトの速度は 9.81 m/s になり、2 秒後、オブジェクトの速度は 19.62 m/s になり、以下同様になります。これは、同じ高さから同時に落下した重い物体と軽い物体は、落下中の各瞬間でまったく同じ速度になることを意味します。
- v はメートル/秒単位の速度です
- g は重力加速度 (メートル/秒の 2 乗) で、地球上では約 9.81 m/s² です。
- t は秒単位の時間です
自由落下は、真空中で重力のみに従う物体の動きです。
物体の質量に関しては、自由落下速度に関するこの特定の式には現れません。
質量は、均一な重力場内で自由落下する物体の速度には影響しません。

アリストテレスと彼の形而上学

「ある重量が一定の時間内にある空間を移動すると、別の重量はより短い時間でこの空間を移動できるようになり、時間は重量に反比例します。たとえば、重量の半分が一定の時間で一定の空間を移動する場合、その 2 倍の重量はその半分の時間で同じ空間を移動します。
アリストテレス（紀元前 384 ～ 322 年）、『天国論』（ジュール・バルテルミー・サン＝ティレール訳）。

誰もマスターの言葉に反対することはなく、この言葉はほぼ2000年間、驚くべき誤りであり続けるでしょう。実際、アリストテレスは、落下速度は質量に比例すると述べています。言い換えれば、27 kg のアンビルが 2.7 g のピンポン球と同時に落下する場合、アンビルは 10,000 倍の速さで落下しますが、これは私たちが観察したものではありません。

ガリレオは現代物理学の第一法則を述べた

ガリレオ (1564-1642) は、遺体の落下の法則を検証する素晴らしいアイデアを持っていました。彼は傾斜面を使ってアリストテレスのステートメントを実験する予定です。
物体の自由落下に関するガリレオの法則は 1604 年に初めて述べられました。この法則は現代物理学の第一法則と考えられています。

落下物の法則、または自由落下の等価原理は、空気抵抗の影響が無視されれば、一様な重力場 (地表付近など) では、質量に関係なく、すべての物体が同じ速度で落下すると述べています。

言い換えれば、2 つの異なる物体を同じ高さから同時に落とすと、その質量に関係なく、それらは同時に地面に衝突します。質量の違いにより地面への衝撃力は異なりますが、重量の違いは落下速度には影響しません。

ガリレオは、この法則を初めて観察し、経験的に実証しました。ただし、この法則に対する現代の理解は、アイザックニュートンの後の研究と彼が確立した重力理論を通じて発展したことに注意することが重要です。ニュートンの重力理論によれば、すべての物体はその質量に比例する重力、有名な公式 F=m⋅a を経験します。ただし、この力は物体の質量によっても相殺されるため、重力による加速度 (a) は、特定の重力場のすべての物体で同じになります。

要約すると、真空中では、質量に関係なく、すべての物体は同じ加速度 (g) で自由落下します。慣性は、均一な重力場内で自由落下する物体の加速には影響しません。すべての物体は、軽いか重いかにかかわらず、地表上でほぼ 9.81 m/s² に等しい同じ重力加速度の影響を受けます。