サラ さんの書込 (2005/11/26(Sat) 23:52)

はじめまして，中３のサラです． もうすぐテストなのですが，質問があります…

<b>空気の抵抗がなければ，物体の質量に関係なく， 同じ落下運動をするのはなぜですか？</b>

まだ中学生なもので，数式などがよくわかりません． 簡単に説明していただけるとありがたいです．

それと，先生からの問題で， <b>「なぜ人は歩いて前へ進めるのか？作用・反作用の法則をつかって説明せよ．」</b> というのを考えてこいといわれ， 考えたのですが， 「人が足で地面を蹴り，その反作用で人が押され，前に進む」 という答えしか浮かばないのですが，これであっているのでしょうか？

よろしくお願いします．

ぴっころ さんのレス (2005/11/28(Mon) 18:36)

はじめまして．非力ですが私なりに説明します． 「物体が落下する」ということを，ここでは 「物体を地球が引いている」と考えます． これは万有引力と呼ばれるもので，地球を大きな磁石のようなものだと 考えてください． 磁石なので，中心に向かって物体を引き付けようとします． ここでもし，物体の質量を大きくしたらどうなるでしょうか． 軽い釘よりも，重い釘のほうがゆっくり引き付けられます． これでは，同じ落下運動をするとは到底いえません． 同じ落下運動をするためには，質量の増加にしたがって 磁石の引力がつよくなければなりません． 言い換えると， 「同じ落下運動をするためには，質量の増加に比例して 地球の引力が増加すればよい」ということです．

実は，万有引力は，上のような性質を持っています． つまり，質量が増加すると

1．物体の引っ張られにくさも増加する （重い机ほど動かしにくい）

2．万有引力も増加する （より強く引っぱられる）

以上２つのことが同時に起こり，これらが相殺することで， 物体は同じ落下運動をします． 我々が重い物体ほど早く落ちると勘違いしてしまうのは， 速度と力を混同しているからです．同じ速度で落下しても 質量の大きいほうが受ける衝撃は大きいです． 衝撃が大きいことを，早く落ちたのだと勘違いしてはいけません．

ちなみに空気抵抗とは，物体の後方で生まれる小さな引力です． お風呂の水面で指を動かすと，指が通ったあとに渦ができます． 同様に，空気中で落下する物体のあとには空気の渦ができます． 渦は中心に向かって引っ張る力があるので，これにより 空気のブレーキがかかって物体は減速します． でこぼこした物体ほど，渦ができやすい訳ですね．

作用・反作用の件は，それでいいと思います．