5.8: 無重力

物体が落下すると、地球の中心に向かって加速します。 物体にかかる正味の外力がその重量である場合、その物体は自由落下していると言われます。 つまり、物体に作用する力は重力だけです。 ガリレオは、空気抵抗がない場合、 すべての物体が同じ加速度 g で落下することを示すのに役立ちました。 しかし、地球上の物体が下向きに落下する場合、物体には常に空気からの上向きの抵抗力が作用するため、実際は自由落下することはありません。 無重力、または無重力状態は、体に作用する接触力がすべてなくなったときに体が感じる感覚です。

技術的に言えば、重力は 2 つの物体を互いに引き付ける力として定義されているため、宇宙のあらゆる場所に存在します。 しかし、宇宙にいる宇宙飛行士は通常、その影響を感じません。 下向きに g で加速している宇宙船に乗っている宇宙飛行士は、無重力を感じます。 体重計を使用して自由落下中の体重を測定すると、体重計の読み取り値はゼロになります。 自由落下が発生しているとき、航空機内と軌道上では見かけの無重力状態に違いはありません。 自由落下中にエレベーター内の体重計の上に立っている人を考えてみましょう。 ここでは反力がかからないため、無重力状態を経験することになります。 したがって、体重計に表示される値はゼロになります。

このテキストは Openstax, University Physics Volume 1, Section 5.4: Mass and Weight から編集されたものです。

空気の摩擦効果を無視すると、質量に関係なく、すべての物体は重力による加速度として知られる一定の加速度で落下することを思い出してください。

このような物体は自由に落下する物体と呼ばれ、それらに作用する正味の力はそれらの重量のみによるものです。彼らは同時に地面に到達します。

したがって、接触力がない場合、自由に落下する体は無重力を経験します。

たとえば、ジェットコースターに乗っているとき、ライダーは垂直力と重力によって作用します。車がループの頂上に到達すると、ライダーは一瞬シートから持ち上げられ、法線の力が取り除かれます。

この位置にいる人に作用する唯一の力は彼の体重であり、それが彼を「無重力」に感じさせます。無重力状態は、地球上では常に体の重さが作用しているため、単なる感覚にすぎません。