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ニュートンの万有引力の法則とは?

にゅーとんのばんゆういんりょくのほうそく

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質量を持つすべての物体は互いに引き合う力(重力)が働き、その大きさは両者の質量の積に比例し距離の2乗に反比例するという法則です。

ニュートン万有引力の法則とは、イギリス物理学アイザック・ニュートンが1687年に著書『プリンピア』で発表した重力に関する基本法則です。宇宙のすべての質量を持つ物体の間には互いに引き合う力(重力・引力)が働くことを定式化しました。

その数式は F = G × (m₁ × m₂) / r² で表されます。

  • F:2物体間に働く引力の大きさ
  • G:万有引力定数(約6.674 × 10⁻¹¹ N・m²/kg²)
  • m₁・m₂:それぞれの物体の質量
  • r:2物体の重心間の距離

この法則には2つの重要な性質があります。第一に、質量が大きいほど引力は強くなります。第二に、距離が2倍になると引力は4分の1になる「逆2乗の法則」に従います。

この法則によってニュートンは、リンゴが地面に落ちる現象と月が地球を周回する現象が同じ力によるものだと示しました。惑星の公転・潮汐・人工衛星の軌道計算など、日常から宇宙規模までの現象を統一的に説明できます。20世紀にはアインシュタインの一般相対性理論によって重力の本質はより深く記述されましたが、日常的・工学的スケールではニュートンの法則が今も実用上十分な精度を持ちます。

使い方・例文

地球と月の間の引力の大きさを計算したり、宇宙探査機の軌道を設計したりする場面でこの法則が使われます。また、地球上で物体が自由落下する際の加速度(約9.8 m/s²)も、地球の質量と半径をこの式に代入することで導けます。

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