加速度・重力場

加速度と重力場は、物理力学で議論される2つの概念である。この2つの概念は、自然力学を理解する上で同様に重要である。天文学、物理学、工学、ロケット科学などの分野では、加速度や重力場を理解することが重要である。この2つのコンセプトは、ある人にとってはどこか似ているように見え、ある人にとってはまったく違うように見える。最後に、重力場において、どのように似ていて、どのように違うのかを理解することが重要である。

加速度

加速度とは、物体の速度の変化率として定義されます。ここで重要なのは、加速度には常に物体に働く正味の力が必要だということです。これはニュートンの運動の第二法則で説明されている。第二法則は、物体にかかる正味の力Fは、物体の直線運動量の変化率に等しいとするものです。線運動量は物体の質量と速度の積で与えられ、質量は非相対論的スケールで変化しないので、力は質量に速度の変化率、すなわち加速度を掛けたものに等しくなる。この力には、いくつかの理由がある。電磁気力、重力、機械的な力などが挙げられる。近くにある質量によって生じる加速度を重力加速度という。ここで重要なのは、物体が正味の力を受けていなければ、動いていても静止していても、物体自体の速度は変わらないということです。物体の運動には力を必要としないが、加速度には常に力が必要であることに注意してください。

重力場

重力場とは、質量を持つ物体の周囲で起こる現象を計算し、説明するために用いられる概念および方法である。重力場は、あらゆる質量の周りに定義されます。ニュートンの万有引力の法則によれば、2つの質量MとMを有限の距離rで割ったものは、互いにF=gm M/r2の力を及ぼします。質量から距離rの点における重力場の強さは、点rにおける単位質量あたりの力、通常はgと呼ばれ、g=GM/r2と定義されています。ma, F=GMm/r2 とすると、a=GM/r2 となり、重力場の強さと重力加速度が同じであることがわかる。この加速度を「重力加速度」といいます。