重力と求心力

重力は、宇宙を構成する4つの基本的な力のうちの1つです。惑星運動のような非線形運動では、求心力が必要である。この2つの力は、天文学、物理学、宇宙開発、宇宙論などの研究において、重要な役割を担っています。これらの分野で活躍するためには、これらの概念を十分に理解することが不可欠です。今回は、求心力と重力とは何か、その類似点、重力と求心力の定義、最後に求心力と重力の違いについて説明します。

グラビティ

アイザック・ニュートン卿は、初めて重力を提唱した人です。しかし、彼より前にケプラーやガリレオが重力の基礎を築いていた。ここで、M1とM2を点状物体、rを2つの物体間の変位とすると、F=gm1m2/r2という有名な式が重力の強さを表している。どんな物体に対しても、重力と物体間の変位は両立できる。重力は距離効果であると考えられています。このため、相互作用の時間間隔の問題が発生する。これは、重力場の概念を使えば無視できる。重力は物体を引き寄せるだけです。重力場には反発する力はない。地球が物体に及ぼす重力は、地球上の物体の重量とも呼ばれる。重力は相互作用のある力です。物体Aが物体Bに作用する力は、物体Bが物体Aに作用する力と同じです。重力はニュートンで測ります。

求心力

求心力とは、物体を円形や曲線に保つ力のことです。求心力は常に運動中心の正の方向に働く。求心加速度とは、求心力による加速度のことです。ニュートンの運動第二法則に従うと、求心力＝向心加速度×質量という形になる。月が地球の周りを公転するのに必要な求心力は、地球と月の間の重力によってもたらされる。カーブで車が逸脱しないようにするために必要な求心力は、車体の表面に働く摩擦力と法線力によって発生する。求心加速度が運動の中心を指すと、物体は中心に近づこうとする。このバランスをとるために必要なのが遠心力です。求心力の単位はニュートンです。求心加速度は1平方秒あたりのメートル数で測定され、sの線形量である。