2017-06

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≪ 運動について 2 (位置と速度) ALL 運動について 3 (2次元の回転運動) ≫

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質量と重さ

物理では「質量」と「重さ」という二つの言葉がでてくる。これらは似ているが概念としてはっきりと区別しておかねばならない。先ず質量とは物質の持つ性質で次のように決められている。



   質量とは物資に力を加えて動かすときの「加速のしやすさ」である。単位は kg。

例えば平らな場所にある車を押す事を考える。一つは軽自動車、もう一つは大きなトラックだとしよう。平らな場所で軽自動車を押して動かすのは簡単だが、大きなトラックを動かすのは大変だ。又は水面に浮かぶボートを押しても良い。小さな二人乗りのボートなら簡単に加速できる。軽く押すだけでボートは加速と共に動き出すだろう。一方で貨物船ほどの大きさの船なら一人の人間が押したくらでは動かない。これは水の抵抗が本質ではなく、貨物船自体に”加速されにくい”といった性質があることによる。 表面抵抗のないツルツルした氷の上で実験してみれば、物を押したときには加速されやすい物体と加速されにくい物体があることが実感される。それは質量の大きさによって決まっている。
次に重さは



   重さとは万有引力によってどのくらい強く引かれるかを表す量である。        

重さは質量に比例することが知られているのでkgに重をつけて kg重と表す。大事なことは、重さは場所によって変わるものだ。 地球で測った重さと月で測ったそれは異なる。何故なら月の重力は地球のものより弱いからである。例えば宇宙では重力が弱いため小錦を片手に載せる事も可能であろう、重さは軽くなるのだ。しかし小錦を押して加速的に動かそうとするとやはり大変だ。それが質量が大きいという事だ。(ゆっくり動かすだけなら大した力は必要ない、ほんの少しの力でも動きだせば慣性の法則にしたがって動き続ける。) 質量と重さには比例関係があるので、その違いを理解するのは難しいし説明する方も頭を悩ませる。しかしこの区別は大事なので納得できるまで考えて欲しい。 




万有引力の法則によれば、重力は引き合う物質の質量と距離に関係している。月の質量は地球の質量より軽く距離も異なるために月で測った引力と地球でのそれは異なる。万有引力の式を使ってこの事確かめておこうと思う。ニュートンの発見した万有引力の法則は



      F=G m M/r2       


である。Gは万有引力定数でG=6.7*10-11m3/s2/kgという値だ。Fは質量mの物質と月(又は地球)が引き合う時の力を現す(Mは月、又は地球の質量である)。rは引き合う物体間の距離であるが、月表面で引力を調べる場合には月の半径を代入すればよい。もちろん地球で実験する場合は地球の半径だ。月表面と地球表面で引力を測定した場合の比を取ってみよう。

F月重力/F地球重力
= [G m(0.0123M)/(0.272r)2] ÷ [G m M/r2]
= 0.0123/(0.272)2
= 0.166 ~ 1/6

月の質量は地球の0.0123倍で、半径は0.272倍である事をつかった。値は理科辞典やhttp://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%88を参考にすると良いだろう。結果は月表面での引力は地球表面の1/6倍であることが分る。つまり月では物質は重さが1/6だけ軽くなる。質量は宇宙の何処で測ろうと一定である。質量と重さをはっきりと区別して使おう。

コメント

Ahoさんへ

簡単に意味ワケメではなかったですか。
今度はもっと工夫して説明したいと思います。
いいわけがましいですが、「わからない」という事を楽しむ、わからないけどなんか楽しい、いつかは知りたいというような気持ちも大事かと思いますので、これに懲りず遊びに来てください。またコメントしてくれるのをまっています。

意味ワカメ!
もっと簡単に分かりやすく
説明して!(▼皿▼)」・・・

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