鉄球と羽、先に地面に落ちるのはどっち?

2つの物体を用意します。
①鉄球
②羽
真空状態で、これらを同じ高さから同時に落としたとき、先に地面に落ちるのはどっち?

正解は…

「どちらも同時に地面に落ちる」が正解でした!
重い鉄球も軽い羽も、真空状態では全く同じタイミングで地面に落ちます。
なぜ同時に落ちるの?
つい「重い鉄球の方が先に落ちる(羽はふわふわ落ちる)」と思ってしまいますが、それは私たちが普段「空気」の中で暮らしているからです。
真空では「空気抵抗」がない
普段、羽がゆっくり落ちるのは、羽が空気の抵抗をパラシュートのように大きく受けてしまうから。 しかし、今回の条件は「真空」です。空気抵抗がゼロの世界では、ボウリングの球も、羽も、紙切れも、すべて邪魔されずにストンと落ちます。
重さと「動かしにくさ」の関係
ここが少し難しい物理の話ですが、実は以下の2つの力がうまく打ち消し合っています。
・重力: 地球は、重いものほど「強く」引っ張ります。(鉄球有利)
・慣性(かんせい): 重いものほど「動き出しにくい」性質があります。(鉄球不利)
重い鉄球は、強く引っ張られるけれど、動き出すのに大きな力が必要。軽い羽は、引っ張る力は弱いけれど、サッと動き出せる。 結果として、「落ちるスピード(加速度)」は、重さに関係なくみんな一緒になるのです。
これを「自由落下」といい、あのガリレオ・ガリレイが発見した有名な法則です。
【豆知識】月面で実験した人がいる!
「理屈はわかるけど、本当に?」と思った方。実はこれ、月の上で実証されています。
1971年にアポロ15号の宇宙飛行士デビッド・スコットが月面で、ハンマーとハヤブサの羽根を同時に落とす実験を行いました。月には空気がほとんどないため、2つの物体はピッタリ同時に月面に着地。この映像は世界中に衝撃を与え、今でも科学の教科書で紹介されています。
物体の落下法則は中学校で学習する内容。子どもに質問されたときにサッと答えられたら、ちょっとカッコいいかもしれませんね!
果たして、正解がわかったでしょうか?もし間違えた場合はこの機会に覚えて、クイズとしてまわりに出題してみてくださいね!
りんごのイラスト/タワシ
※一部、AI生成画像を使用しています。