SI単位でのニュートンの考え方

質問

力学初心者です。SI単位での、N（ニュートン）の考え方について教えてください。
質量1kgは、地球だと（加速度9.8m/s2)なので、重量（力）は9.8Nになる
ということを知りました（1Nの定義：1kgの物体に1m/s2の加速度がかかっているとき1Nの重量とする、より）

ここで質問なのですが、質量1kgは、同じ加速度9.8m/s2でも、落とす高さにより、
力はかわってきませんか？例えば、同じ1kgでも、静止させている場合と、
100m上から落とす場合とで、当然、力（衝撃）は変わります。その場合でも
同じ9.8Nということになるのでしょうか？

回答No.4

中村 拓男（@tknakamuri） · ベストアンサー

重力と地面にぶつかるときに受ける力は、別のものです。
いっしょくたにしてはいけません。

お礼

重力と衝撃力は別物ということで、双方を区別する必要があるということですね。どうもありがとうございました。一番端的にわかったので、ベストアンサーとさせてください。
他の方も、くわしいご説明ありがとうございました。

回答No.5

ORUKA1951

物理に限らず科学を学ぶ時に重要な事はひとつひとつの単語の意味を正確に理解することが必要です。
　重力、加速度、力、などが正確に理解できていないようです。

1) 重力加速度9.8(m/s)の地上では、質量1kgの物体には、9.8N の力が加わります。

2) 100mから落とそうと、上下左右どちらに運動していようと、静止していようと、その物体にかかる重力（加速度）は、常に9.8Nです。
　加わる力は 毎秒9.8m加速する大きさですから、支えられていない限り一秒当たりその運動量、運動エネルギーは蓄積されていきますから、それを静止させるためにはそれに見合う運動量、運動エネルギーが必要になります。

＞落とす高さにより、力はかわってきませんか？
　加速されて大きな運動エネルギーを持っていれば、それを停止させるためにはおきな力が必要です。
　それはその物体に重力によって加わっている力とは関係ないです。

回答No.3

noname#212313

力が何かということですね。

>1Nの定義：1kgの物体に1m/s2の加速度がかかっているとき1Nの重量とする

　これは、慣性質量でいえば、「無重力空間で質量1kgの物体に1m/s^2の加速度を与えるのに必要な力を1Nとする」ということになります。加速させ続ければ速度はどんどん増大しますが、速度がどうであっても加速度一定なら力は変わりません。なぜなら、加速度は速度の時間による微分ですから（さらには、速度は位置の時間による微分で、加速度は位置の時間による2階微分、だから/s^2になる）。

　重力質量でいえば、「重力加速度1m/s^2のときに（そういう星にいると仮想する）、質量1kgの物体を静止、または等速直線運動させるときに必要な力を1Nとする」ということになります。ガリレイの原理でいう「静止と等速直線運動は区別できない」ということで、速度は無関係なのです。

>質量1kgは、同じ加速度9.8m/s2でも、落とす高さにより、力はかわってきませんか？

　変わります。さらに申せば、停止させるまでに必要な時間によっても力は異なります（力は運動量の時間変化であるため。例えば停止時間を0にすれば力は無限大に発散する）。上で「速度がどうであっても変わりません」と申したことは、同じに適用されます。

　繰り返しになりますが、物体が落ちてきた高さ、すなわち速度に関わらず、「静止、ないしは等速直線運動させるときに必要な力」になります。落ちてきて速度がv（v＞0）であるとして、落下速度をvのままにしたときに必要な力ということです。落ちてこないときならv＝0で、放り上げればv＜0ですが、いずれも速度を一定にするということだけが大事なのです。

回答No.2

chie65536（@chie65535）

「加速度」と「速度」をゴッチャにしてはいけません。

＞例えば、同じ1kgでも、静止させている場合と、
＞100m上から落とす場合とで、当然、力（衝撃）は変わります。

静止していようが、100m上空から落下させようが（地表近くであれば）「加速度」つまり「N」は「9.81N」であり、変わらない。

地面に置いてある物が地面に接触するまでの時間は0だから、速度は0。速度が0だから衝撃力も0。だけど加速度は9.81N。

上空100mにある物が落下を開始して地面に接触するまでの時間は0じゃないから、速度も0じゃない。速度が0じゃないから衝撃力も0じゃない。だけど加速度は9.81N。

地面に置かれて静止状態になっていても、速度が0と言うだけで、かかっている加速度は9.81N。速度が0でも加速度は0じゃないのです。

回答No.1

aokii

同じ1kgでも、静止させている場合と、100m上から落とす場合とで、当然、力（衝撃）は変わります。
その場合は同じ9.8Nということになりません。