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物理学の学生は、2つの異なる方法で物理学の重力に遭遇する可能性があります。地球または他の天体の重力による加速度として、または宇宙の任意の2つのオブジェクト間の引力です。実際、重力は自然界で最も基本的な力の1つです。
アイザック・ニュートンirは、両方を説明する法律を開発しました。ニュートンの第二法則（Fネット = ma）惑星などの大きな物体の場所で発生する重力を含む、物体に作用するあらゆる正味の力に適用されます。逆二乗法であるニュートンの万有引力の法則は、任意の2つのオブジェクト間の重力による引力または引力を説明します。
重力の力
重力場内の物体が受ける重力は、常に地球の中心など、場を生成している質量の中心に向けられます。他の力がない場合は、ニュートン関係を使用して説明できます。 Fネット = ma、 どこ Fネット ニュートン（N）の重力です。 m キログラム（kg）単位の質量 a 重力による加速度（m / s）2.
火星のすべての岩など、重力場内の物体はすべて同じことを経験します フィールドの中心に向かって加速 彼らの大衆に作用します。 したがって、同じ惑星上の異なるオブジェクトが感じる重力を変える唯一の要因は、その質量です。質量が大きいほど、重力は大きくなり、逆もまた同様です。
重力 は 物理学ではその重みがありますが、口語的にはしばしば異なる方法で使用されます。
重力による加速
ニュートンの第二法則、 Fネット = ma、 正味力 質量を加速させます。正味の力が重力によるものである場合、この加速度は重力による加速度と呼ばれます。惑星のような特定の大きな物体の近くにあるオブジェクトの場合、この加速度はほぼ一定です。つまり、すべてのオブジェクトが同じ加速度で落下します。
地球の表面近くでは、この定数には独自の特別な変数が与えられます。 g。 「Little g」として g しばしば呼ばれ、常に9.8 m / sの定数値を持ちます。2。 （「小さなg」というフレーズは、この定数を別の重要な重力定数と区別します。 G、または世界の重力の法則に適用される「ビッグG」。）地球の表面近くに落ちた物体は、増加する速度で地球の中心に向かって落下し、毎秒9.8 m / s速くなります2番目の前。
地球上では、質量の物体にかかる重力 m は：
Fグラブ = mg
重力のある例
宇宙飛行士は遠くの惑星に到達し、そこにある物体を持ち上げるのに地球上よりも8倍の力が必要であることに気付きます。この惑星の重力による加速とは何ですか？
この惑星では、重力は8倍です。オブジェクトの質量はこれらのオブジェクトの基本的なプロパティであるため、変更することはできません。つまり、 g 同様に8倍大きくする必要があります。
8Fグラブ = m（8g）
の値 g 地球上では9.8 m / s2、したがって8×9.8 m / s2 = 78.4 m / s2.
ニュートンの普遍的な重力の法則
物理学における重力の理解に適用される2番目のニュートンの法則は、別の物理学者の発見によるニュートンの不可解な結果です。彼は、太陽系の惑星が同名の法則でヨハネスケプラーによって観察され数学的に説明されているように、なぜ太陽系惑星が円形軌道ではなく楕円軌道を持っているのかを説明しようとしていました。
ニュートンは、惑星が互いに近づいたり遠ざかったりしたときに、惑星間の重力が惑星の動きに影響を与えていると判断しました。これらの惑星は実際には自由落下にありました。彼はこの魅力を 普遍的な重力の法則:
F_ {grav} = G frac {m_1m_2} {r ^ 2}どこ Fグラブ _againはニュートン（N）の重力、_m1 そして m2 1番目と2番目のオブジェクトの質量をそれぞれキログラム（kg）で表したもの（たとえば、地球の質量と地球に近い物体の質量） d2 それらの間の距離の二乗はメートル（m）です。
変数 G、「ビッグG」と呼ばれる、普遍的な重力定数です。それ 宇宙のどこでも同じ値を持ちます。ニュートンはGの値を発見しませんでした（ヘンリーキャベンディッシュはニュートンの死後に実験的にそれを発見しました）が、質量と距離に対する力の比例を発見しました。
この方程式は、2つの重要な関係を示しています。
ニュートン理論は、 逆二乗則 上記の2番目のポイントのため。それは、2つのオブジェクト間の重力が、オブジェクトの一方または両方の質量を変更する場合よりも、分離するにつれて急速に低下する理由を説明しています。
ニュートンの普遍的な重力の法則の例
200 kgの彗星から70,000 m離れた8,000 kgの彗星間の引力とは何ですか？
begin {aligned} F_ {grav}＆= 6.674×10 ^ {− 11} frac {m ^ 3} {kgs ^ 2}（ dfrac {8,000 kg×200 kg} {70,000 ^ 2}）＆ = 2.18×10 ^ {− 14} end {aligned}アルバートアインシュタインの一般相対性理論
ニュートンは、1600年代の物体の動きを予測し、重力を定量化する驚くべき仕事をしました。しかし、およそ300年後、別の偉大な精神を持つアルバート・アインシュタインが、重力を理解する新しい方法とより正確な方法でこの考え方に挑戦しました。
アインシュタインによると、重力は 時空、宇宙自体のファブリック。ボウリングのボールのようにマスワープスペースはベッドシートにインデントを作成し、星やブラックホールなどのより大きなオブジェクトは、望遠鏡で簡単に観測できる効果でスペースをワープします。 。
一般相対性理論のアインシュタイン理論は、私たちの太陽系で太陽に最も近い小さな惑星である水星がニュートンの法則によって予測されるものと測定可能な差のある軌道を持っている理由を説明することで有名になりました。
一般相対性理論は重力をニュートン法則よりも正確に説明しますが、どちらかを使用した計算の違いは、大部分が「相対論的」スケールでのみ顕著です-宇宙の非常に重い物体、または近光速を見てください。したがって、ニュートンの法則は、平均的な人間が遭遇する可能性のある多くの現実世界の状況を記述する際に、今日でも有用で関連性があります。
重力は重要です
ニュートンの重力の普遍法則の「普遍的な」部分は、双曲線ではありません。この法則は、宇宙にあるすべてのものに質量で適用されます！ 2つの銀河がそうであるように、2つの粒子は互いに引き合う。もちろん、十分に大きい距離では、引力は非常に小さくなり、事実上ゼロになります。
重力が記述することの重要性を考えると すべての物質がどのように相互作用するか、の口語英語の定義 重力 （オックスフォードによると：「極度の、または驚くべき重要性;深刻さ」）または グラビタス （「尊厳、深刻さ、または礼儀正しさ」）は、さらに重要な意味を持ちます。そうは言っても、誰かが「状況の重力」に言及するとき、物理学者はまだ明確化が必要かもしれません：それらは大きいGまたは小さいgという意味ですか？