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掲示板	石井信也

物理読み物21    落ちる   M-60   No218    2010年6月24日(木)

 

　ここに一枚の写真があります．＊

　秋です．葉を落とし，実をたくさんつけた柿の木が写っています．幹は黒々としていますが，柿の実は，その半面が夕日に照らされて光っています．よく見ると，それらがみんな三日月型に光っています．そして，さらによく見ると，本物の三日月が，柿の木のバックの空に，小さく写っているではありませんか．

　ニュートンのリンゴの逸話をご存じでしょう．リンゴの落ちるのを見て，万有引力の法則を発見したという話です．“リンゴが落ちてくるのに，月が落ちてこないのはどうしてだろう” と考えたという，例の話です．

　しかし，このような思考に到達するのには，一つの前提があったはずです．それは，地上のものも，天上のものも，同じものであって，同じ法則に支配されているはずだ, ということです．

　1666年の秋です．リンカンシャーのニュートンの家の庭のリンゴの木は，たわわに実をつけていました．終日の思索の頭をやすめるために庭にでてきたニュートンは，夕日に照らされて三日月型に輝くリンゴを見ました．そして，その先に，本物の三日月を！

木の下にはいくつものリンゴが落ちていました．な―んていう＜仮説＞は如何でしょうか．

　さて，結論はといえば，“リンゴも月も同じように下へ落ちていた”のでした．

　問題の一つは “落ちるとは何か”といことです. 広辞苑で＜落ちる＞をひいてみると “受け止めるものもなく, ものが加速度的に下に移動する意，�@上から下へ急に位置が変わる　�A以下略す(石井)”となっています.

　だとすると，次には，＜上・下＞とは何かということになります．

　小学校の生徒が描いた，かわいい絵があります．リンゴの実（柿かもしれません）が木から落ちる絵です．小さくて円く描かれている地球の，上方に立っている樹から落ちたリンゴは地球の上に落ちましたが、斜めに立っている樹（ひょっとして，夕方）のリンゴはまっすぐ下へ、地球から外れて、落ちていってしまいます．

　更に，笑い話が続きます．“地球から落ちるので, 夜中に逆立ちするな（私は夜中に逆立ちしたことがあります）” “夜中に逆立ちして, 僕は地球を持ち上げた. 地球の重さは僕の体重と同じだった” ＊＊

  真上に投げ上げた物体は，始めは上がっていきますが，やがて一瞬止まってから落ちてきます. でも， 考えようによっては，いつも下へ落ち続けているから，このような運動をするともいえます. 初めに貰った上向きの速さが「邪魔して」，落ちているのが見えにくくなっています．

　一定の速さで上昇中の気球から，物体を放してみましょう．気球の上の人は，だまって（？）落ちていく，つまり，自由落下する物体を見るでしょうが，地上の人は，気球の速さで真上に投げ上げられた物体の運動を見るでしょう．

　人工衛星は月と同じように地球に引かれて落ちています．人工衛星は地球に落ちてこなければ，直線的に飛んでいって，地球から離れていってしまいます（こどもの絵に似ている！）．適当に落ちているので，離れていかないのです．遠ざからないというのは，落ちているということです．重力や慣性力による加速運動を，新しく「落ちる」といい直してみたらどうでしょうか．そうすれば，将来，宇宙ステイションでの生活にはなじみやすいかもしれません．

　人工衛星のモデルとしてジェットコースターを考えてみましょう．ジェットコースターが回転して，ちょうど，真上に来たとき，乗っている人が，手から物体を離せば，その物体は下へ落ちていくでしょう．この人にとって，下とは自分の足の方，つまり，その時点では，天の方向‐向き，なのです．

 

＊       高校物理の授業１００時間　　２０ 月も地球に落ちてくる―――万有引力　

にこの写真があります。 ただし、月の欠け方が２５〜２７月？　という違和感があります。

このことに関して、常陸太田市の海後竜生さんが、“写真を逆さまにして見よう”という提案をしてくれました。

＊＊　地球には大きな質量はありますが，重さはどうなるのでしょうか．地球は「浮いて」いるので，重さはないのでしょうか．重さは＜地球がものを引く力＞ですから，作用反作用によって，この子の体重と同じです．地球を持ち上げていたからくたびれたのです．