自由落下計算機 (Free Fall)

執筆者：Kaori Suzuki (Gojikara サイエンスライター)

「鉄の球と羽を同時に落としたら、どちらが先に地面に着くでしょうか？」

私たちの日常感覚では、重い鉄の球の方が速く落ちる気がします。しかし、真空中であれば、それらは全く同時に着地します。17世紀、ガリレオ・ガリレイはこの真理に到達しましたが、日常の「空気抵抗」が私たちの直感を邪魔しているのです。この計算機は、空気抵抗を無視した「理想的な自由落下」の世界を再現します。

本記事の内容: 1000文字解説

1. 自由落下とは何か？

自由落下（Free Fall）とは、物体が重力以外の力を受けずに落下する運動のことです。この時、物体は「等加速度運動」を行います。つまり、時間が経つごとに速度が一定の割合で増していくのです。

2. 魔法の数字「9.8」

地球上で物を落とすと、1秒ごとに速度が約9.8m/sずつ増えていきます。これが重力加速度（g）です。

• 0秒後： 0 m/s （静止）
• 1秒後： 9.8 m/s （時速約35km）
• 2秒後： 19.6 m/s （時速約70km）
• 3秒後： 29.4 m/s （時速約106km）

たった3秒で高速道路の車並みの速さになります。高所作業がいかに危険か、物理学的にも理解できます。

3. 計算式（公式）の理解

高校物理で習う3つの公式は以下の通りです。

• 速度の式： \( v = gt \) （初速度0の場合）
• 距離の式： \( h = \frac{1}{2}gt^2 \)
• 速度と距離の関係式： \( v^2 = 2gh \)

これらを使えば、「ビルの高さ」が分かれば「地面に衝突する瞬間の速度」が分かりますし、「石が着水するまでの時間」が分かれば「崖の高さ」を逆算することもできます。

4. 雨粒はなぜ凶器にならないのか？

雲の高さ（数千メートル）から自由落下したら、雨粒は弾丸のような速度になるはずです。しかし実際には、空気抵抗が働くため、ある程度の速度（終端速度）で加速が止まります。この計算機は真空中を想定していますが、現実世界では空気抵抗が私たちを守っているのです。

Gojikaraで、物理法則の美しさを体験してください。