基礎1-6 重力による自由落下

この記事は約2分で読めます。

重力による運動

今回からしばらく重力による運動を取り扱います。重力加速度など、初めての概念も登場するので、じっくり勉強しましょう!

今回の目標は、重力の作用と自由落下について理解することです。

 

重力加速度

地上の物体は、地球の重力に引かれて落下します。物体が落下するとき、その速さはだんだん大きくなります。つまり、物体は加速しながら落下するのです。

重力加速度とは、「落下する物体に生じる加速度」のことで、大きさを記号\( g \)で表します。

重力加速度の大きさ\( g \)は、

\( g \simeq 9.8 \) m/s²

です。

 

自由落下

自由落下とは、「初速度0の落下」を指します。つまり、持っていた物を静かに離したときの落下のことです。このとき物体は加速度\( g \)で落下します。この運動に関していくつかポイントがありますので、確認しておきましょう。

・下向きの落下運動は、座標軸を下向き正にとる
・自由落下は、加速度 \( g \) の等加速度運動
自由落下に必要なポイントはこれだけです!
自由落下
ここで、自由落下運動のときの、等加速度運動の公式を確認しておきましょう。
速度:\( v = gt \)
変位:\( y =  \frac{1}{2} gt^2 \)

練習問題

必要な確認事項は以上です。これから、実際にどのように問題に向かうのかを、少し練習してみましょう。

問題

『小球をビルの屋上から静かに落下させたら、8.0 秒後に地面に着いた。このとき、ビルの高さと、地面に着いたときの小球の速さを答えよ。重力加速度 \(g = 9.8\) m/s²とする。』

 

解答

加速度 \(g\) である、等加速度運動の変位の式より

\( y = \frac{1}{2}gt^2 = \frac{1}{2} \times 9.8 \times 8^2 = 313.6 \)m

同様に、等加速度運動の速度の式より

\( v = gt = 9.8 \times 8 = 78.4 \)m/s

 

まとめ

今回のポイントのまとめをします

  1.  重力加速度は、「落下する物体に生じる加速度」
  2.  下向きの落下運動は、座標軸を下向きにとる
  3.  自由落下は、加速度 \(g\) 初速度0の等加速度運動
次回は、初速度が0じゃない場合の落下運動を扱います。