2010年9月3日

『こ岡崎市の市立城北中学校で1日、敷地内の「ニュートンのリンゴの木」に初めて実ったリンゴが落下する様子を撮影したビデオの上映があった。体育館に集まった1~3年生の生徒約480人は、落下の瞬間を捕らえた映像に「オー」と歓声をあげていた。 「リンゴの木」は1991年に東大理学部付属植物園から譲り受けて栽培してきた。ニュートンが万有引力を発見するきっかけになった親木が、世界各国で接ぎ木された子孫とされる。 今年初めてしっかりと実をつけ、8月9日からビデオカメラを木に向けて設置。24時間自動録画できるようにした。ねばり強く撮影を続け、同30日午前7時23分にリンゴが地面に自然落下する様子を撮影できたという。 31日には理科部の簗瀬隼人君(1年)らが、たわわに実った18個のうち食べごろの13個を収穫。始業式後のビデオ上映が終わると、来年に受験を控えた3年生約140人が「落ちないリンゴ」にあやかって試食。「ちょっと酸っぱいけどおいしい」などと話していた。 』 アサヒコム
「ニュートンのリンゴの木」に初めて実ったリンゴが落下する様子を8月30日午前7時23分にリンゴが地面に自然落下する様子を撮影出来たのは良かったですね。 日々の粘り強い努力と研究心が実を結んだのだと思います。理科教育は、実証研究も大切です。ニュートンが万有引力を発見するきっかけになった親木が、世界各国で接ぎ木された子孫が増えているリンゴの状況 から学ぶこと多いのではないでしょうか。8月31日には理科部の簗瀬隼人君らが、たわわに実った18個のうち食べごろの13個を収穫。始業式後のビデオ上映が終わると、来年の高校受験を控えた3年生約140人が「落ちないリンゴ」にあやかって試食したそうですが、 ニュートンの「リンゴの木」の強い生命力と繁殖力を学び未来の「日本の社会」や「世界に貢献」出来る未来の科学者を目指して皆さん頑張って下さい。
古典力学 | ||||||||||
歴史
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万有引力(ばんゆういんりょく、universal gravitation)は、重力の一種で、質量を持つ物質・エネルギーなどが互いに引き合う引力である。
自然界に存在する基本的な力であり、アイザック・ニュートンがその普遍的法則を解明した。俗にニュートンが重力を発見したというのは間違い。万有引力の発生原理は長年研究されているが未だに解明されていない。
電磁気力では引力と斥力があるのに対し、重力(万有引力)では引力しか存在しない。
重力と呼ぶ場合には、質量に加速度を与える力全般を意味する。重力には、地球自転の遠心力のような慣性の力や、一般相対論で予言される慣性系の引きずりによる力も含まれるが、それらは万有引力ではない。
重力(または重力相互作用)の正体は、アルベルト・アインシュタインの一般相対性理論によって、質量を持つ物体が引き起こす時空の歪みであると説明された。これに対して、'万有引力'という用語は、ニュートンの定式化した重力の意味で用いられる傾向にある。ニュートンの万有引力の法則は、自然哲学の数学的諸原理(プリンキピア)においてニュートンが説明している。
ニュートン力学と重力
ニュートンは、太陽を公転する地球の運動や木星の衛星の運動を統一して説明することを試み、ケプラーの法則に、運動方程式を適用することで、万有引力の法則(逆2乗の法則)を発見した。これは、『2つの物体の間には、物体の質量に比例し、2物体間の距離の2乗に反比例する引力が作用する』という法則で、力そのものは、瞬時すなわち無限大の速度で伝わると考えた。式で表すと、万有引力の大きさFは、物体の質量をM,m、物体間の距離をrとして、
となる。Gは万有引力定数と呼ばれる比例定数で、
である。この式は、すべての物体の間で成立すると考えられるので、木から落ちるリンゴにも適用できる。
地球の質量をM、リンゴの質量をm、地球の半径をRとすれば、万有引力の大きさは、であり、リンゴの運動方程式は、加速度をgとして、となる。すなわち、地球重力による加速度(重力加速度)は
となり、すべての物質について同じ値になる。
地球表面では重力加速度は約9.8m/s2であり、地球の半径は約6400kmであるので、上記の式から地球の質量をkg のように求めることができる。同様に、他の惑星上での重力加速度も求めることができる。
ちなみにニュートンによる「万有引力の法則の発見」は「重力の発見」と解釈される例が多いが、これは間違った解釈である。「リンゴが木から落ちるのを見て、ニュートンは万有引力を発見した」という巷間に流布している逸話が、この誤解を広める原因になっていると思われる。地球上にある物体を地球が引っ張る力としての「重力」は、ニュートンの時代には既知の事実であった。ニュートンの業績は、太陽系の惑星の運動と、地球上の物が落下する現象が、同じ法則によって支配されている事を提示したことである。つまり重力というのは単に地球が地球上の物体を引く力に限ったものではなく、惑星・恒星を含めた全ての質量を有する物体間に存在する法則に基づくというのがニュートンの業績であり、「万有引力」とはそれを意味する言葉である。またニュートン以前の科学ではこのような重力や他の自然現象がどのような目的や原因で存在するのかという問題に重点がおかれていたがニュートンは主著プリンキピアで"Hypotheses non fingo"(仮説を立てず)と宣言し、あくまで観測できる物事の因果関係を示すという新しい科学方法論を提唱。これが力学、物理学ひいては近代科学の基礎となる。ちなみに万有引力の原因は2008年においていまだに解明(ニュートンの設立した科学方法論に基づけば「観測」)されていない。