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第五の力
図2

第5の力だよ!!


↓クリックで続きを読む



一昔前、『第5の力』 という漫画ネタが2ちゃんねるを始め、ネットの各方面で流行した時期がありました。


この第5の力というのは、簡単に言えば 真空中でも重いものの方が早く落下する という新説のことです。

(あくまでも漫画の中では)









『質量の異なる物体であっても空気抵抗などの抵抗力が無い真空中では自由落下の加速度は等しい』 (つまり同時に落ちる) という事実は物理学の基本中の基本であり、多くの人は中学生くらいで (人によっては小学校の理科で) 実験などを通して習った法則だと思います。


『第5の力』 の話はその偉大なる基本法則を根底から覆しています。


そんなインパクトもあってか、このネタを初めて見た時の驚き (笑い) は相当なものだったのではないでしょうか。











・・・少し難しい話をすると


確かに重いものは落下方向に対して軽いものよりも強い力 (重力) で引っ張られています。

(これが重い、軽いという概念です)


しかしながら重いものは質量が大きいので、その場 (空間) に留まっていようとする力が強く、それを動かすために必要な力も相対的に大きくなります。


そして、『物体に働く重力』 (その物体を落下させようとする力) も 『その場に留まっていようとする性質』 のどちらも、その 『物体の質量』 という全く同じものに比例するので、最終的に物体の自由落下の加速度というのは物体の質量に依らず全ての物体にに対して一定に作用します。

(重いものは動かすのに多くの力が必要だが、その分、重力も強く作用する。軽いものは動かすのに必要な力は小さいが、その分、重力も少ししか作用しない。最終的に両者のバランスは等しくなる・・・って感じです)


これを厳密に測定したものが 『重力加速度』 であり、重力加速度は大体 9.8 [m/s2] というのもまた高校生くらいの時に頑張って勉強した人が多いでしょう。

(厳密には地球の遠心力の関係で測定地点によってバラバラになるんですけど・・・ここら辺はスルーで)










『質量が重いものは空間に留まっていようとする性質 (慣性力) が強い = 大きな力を加えないと動かない』 ←このあたりが中々理解するのが難しい部分です。



例を挙げると、例えば宇宙空間では全ての物体の重さはゼロになります。


当たり前ですね。宇宙では物体がフワフワ浮かぶのがこの証拠です。



ところが、重さはなくなっても依然としてその物体は同じ質量を持ち続けます。


質量は周りの空間 (系と言います) に依存しない物体固有の値であり、地球上で測定しようが宇宙で測定しようが必ず同じ値になります。

(アインシュタインの特殊相対性理論を導入すると、実は質量は不変の値では無くなります。しかし、この理論が成立するがために後述の 『重いものほど動かしにくい』 という理論も福次的に成立しているのです。 ←この辺りは、前述の面倒な理論に輪をかけて複雑なので、完璧スルーで結構です)





『質量が重い物体は動きにくい (動かしにくい)』


なんとなく直感的には把握しづらい理論ですが、これは間違いなく成立している物理学の基本法則なのです。





このため、宇宙空間で重さが無くなっても車を野球ボール代わりにしてキャッチボール・・・なんてことは出来ません。


固定されていない宇宙空間で車を投げようとすると、投げた本人が逆に吹っ飛んでいきます。


これは、『車の質量 > 投げる人間の質量』 が成立しているために 『車の動きにくさ > 人の動きにくさ』 となっているからです。


フル装備の宇宙飛行士なら、体の質量が2~300kg程度にはなると思うので、1tくらいの車ならちょっとは動かせるかもしれません。

(依然として投げた側が車に与えた速度の3~4倍くらいの速さで吹っ飛んでいくことには変わりありませんが)





このように 『質量が大きいものは動きづらい』 という理論。


これがそのまま地球上でも成立しています。


だから地上でも重いものは落下しにくく、軽いものは落下しやすいのです。


しかし、前述の通り重いものには強い重力が作用し、軽いものには少しの重力しか作用しません。


そして面白い事に、この動かしにくさの大小と動かす重力の大小の比率は完璧に一致するのです。



だから、抵抗が無い空間 (真空中など) で質量の違う別々の物体を落下させても同時に地面に到達するのです。














これらをまとめて ニュートンの第2法則 (運動の第2法則) と言い、かの有名な運動力学の神様 『アイザック・ニュートン』 によって1687年に発表されました。

(上の話の後半は、一部アインシュタイン的物理学の理論も入っています)




今から300年以上前にこれほど完璧な物理学の基礎理論が完成していたとは・・・いやはや驚きです。




その後、20世紀初頭に 『アルベルト・アインシュタイン』 によって多少の手直しは加えられたものの、今でもニュートン力学は物理学の大基盤であり、これ無くしては飛行機もロケットも作られることは無かったと言っても過言ではありません。





それほどに偉大な法則なのですが・・・
















第5の力だよ!!





図1

ここに、『同一素材・同一密度』 で 『半径が異なる』 二つの球体が地球上のある空間 (空中) に静止しているとします。

(密度が違っていても良いのですが、同じにした方が重さの違いを実感しやすいためこうしました)


密度が同じなので、当然大きい方が重くなります。


つまり、右の球の方が圧倒的に重いということです。



さらに、この系内の空間は完全な真空であるとし、物体の落下に対して抵抗力は一切働かないとします。






この状態でこの二つの球を自由落下させたらどうなるでしょうか?




真空なんだから同時に・・・















図2

実は大きい球の方が先に地面に着きます



・・・当たり前と言えば当たり前ですね。


半径が大きいわけですから。


もちろん、重い方の球側に小さい球より大きな加速度が生じたわけではありません。



あくまでも 『落下距離』 は両球の中心点の変位で測定する必要があります。





ウルトラマンはピッチャー前ゴロでも1塁まで一歩なので余裕でセーフ なのと理屈は一緒です。

(ダチョウ倶楽部のネタにこういうのありましたね・・・『カットしないでね』 ってやつ(笑))













・・・で、


この実験結果を指して、重いものはやはり先に落ちるんだ!!!! って言ってたのが第5の力の内容です。


もちろんあれは、『荒唐無稽な説をもっともらしく説明する』・・・っていう半ギャグ漫画なので、真面目に突っ込んではダメなんですケド。



(あと、素粒子物理学の分野に同じく 『第5の力』 と呼ばれる定義上の力がありますけが、もちろん上記 (本文中) の第5の力とは無関係です)

















余談ですが・・・



文系出身の私の友人は何故鉄球の方が早く落ちたのか本気で分からず、小一時間悩んでおりました。

(元ネタの漫画中では鉄球と羽を使った実験でした。もちろん、鉄球の方が落下方向に対して寸法サイズが大きいので同じ加速度で落下していっても先に地面に・・・)





兎にも角にも、こう言う人は詐欺師に騙されやすいタイプです。


気をつけてもらいたいものですね。





※あり得ないことをもっともらしく説明して金を巻き上げるのは詐欺師の常套手段です。


〇〇〇をするだけで馬券が当たる!!

△△△を買えばパチンコで儲けられる!!

XXXをするだけで恋人が・・・

この壺を買うだけで・・・etcetc
















最後に


実は私はオカルトネタとか都市伝説とか大好きなので、当然ながら第5の力も単行本で読んでニヤニヤしてました。


特に、関暁夫氏の都市伝説シリーズにはヤバイくらいハマりました (特に漫画版は秀逸)。

(流石に 『フリーメイソンネタ』 とかは氏のものに限らずクド過ぎて苦手ですケド・・・)




もう若干都市伝説ブームは過ぎちゃった感があって、これから 『第5の力』 レベルの物凄いネタ法則みたいなのは出てこないのかもしれませんが、私は密かにそういうのを期待している一人だったりします。


ご飯食べながら読むのに最高なんですよね・・・またこないかな、ああいう本。









さて、今日はこの辺で。


最後までお読み頂きありがとうございました♪

2012.08.01(Wed) | 未分類 | cm(0) | tb(0) |

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