自由落下と加速度

　自由落下が加速度になる
重力場で自由に落下すると加速度系になることをお話します。まず円運動つまり月が地球の周りを回る運動などは加速度運動であることを紹介いたします。円運動は常にすこしづつ向きが変わっています。そしてこの向きを変えるために円の中心にむけて力を加える必要があります。そのため円運動は等速直線運動ではなく加速度運動になります。さて図をご覧ください。地球上に高さ５００キロの塔が立っています。この頂点をPとします。Ｐから水平にＡ，Ｂ，Ｃの３つの物は発射されます。このうちＡは射ち出す速度が小さいので重力に負けて落ちます。自由落下です。このときの軌跡は放物線と呼ばれます。ＢはＡの初速より大きいのですがやはり重力にひかれてＡと同じ運命をたどります。さてＣは十分大きな初速なので重力と釣り合いながら飛んでいきちょうどまたＰに戻ってきてしまいました。するとＣは円を描いたことになります。しかし、同じ自由落下であることに間違いはないのです。ここで円運動＝加速度系＝自由落下が結びつくのです。Ｃはスペ－スシャトルと同じです。重力場で自由落下すると加速系と同等であることの説明です。宜しくお願いします。

自由落下は加速度系

　自由落下が何故加速系になるか
そのときの速度に関係なく力が加わることが出来るからです。普通ある物を加速してもすぐ限界が来ます。たとえば新幹線が発車して時速３００キロになればそのあとは増速できないのが現状です。ところが重力場は物そのものに力が加わるのではなく、その所属している空間に作用するのです。親亀の背中に小亀がいてそのまた背中に孫亀が居ます。それぞれ少し前進するとほんの一瞬ですが孫亀の運動は地面にたいして加速度になります。もちろん子亀の運動もそうです。子亀や孫亀の速度には関係なく親亀の力が加わるので子亀や孫亀は加速度運動になります。これが連続して見られるのが重力場です。力の作用する空間が次から次へと外側の空間に移りゆき、途切れることがないので最初の空間はいつも一定の力を受けることになるのです。又別の例でも説明できます。円運動は加速度運動ですが、スペ－スシャトルの地球周回運動を観察することによりよく理解できます。スペ－スシャトルは周回軌道上で真横に射ち出されたとかんがえることが出来ます。しかも円運動ですから加速度運動でもあります。なおかつ自由落下運動をしています。射ち出した速度が小さいとポトンと落ちてしまいますが速度が大きいのでとうとう落下できなくなったといえます。落下地点が打ち出したところになったのです。ここで自由落下が加速度になることを確認できます