ミライくん、もし今、君が持っているそのペンをパッと手から離したら、どうなるかな？

そうだね。じゃあ、その「落ちていく様子」を詳しく観察したことはあるかい？最初はゆっくり動いているのか、それとも最初から猛スピードで落ちているのか。

その感覚、大正解だ。今日はその「ただ落ちるだけ」という運動、物理学でいうところの自由落下運動について、一緒に解き明かしていこう。

大丈夫。実は自由落下には、たった一つのシンプルなルールしかないんだ。それは、地球という大きな磁石のような存在が、常に同じ力で物体を下に引っ張り続けているということ。この引っ張る力を加速に変換した値を、重力加速度と呼ぶんだよ。

よく覚えているね！正確には、１秒間につき秒速９．８メートルずつ、スピードがアップしていくという意味なんだ。

その通りだ！ミライくん、計算が早いね。つまり、自由落下というのは「一定の割合でスピードが増し続ける運動」なんだ。これを数式っぽく書くと、ｖ（速度） ＝ ｇ（重力加速度） × ｔ（時間） となる。

それは多くの人が抱く勘違いなんだ。実は、空気の抵抗を無視できるなら、どんなに重いものも軽いものも、全く同じスピードで落ちていくんだよ。

羽根の場合は空気の抵抗が大きすぎるからヒラヒラしちゃうけれど、真空の状態、つまり空気を全部抜いた筒の中で実験すれば、鉄球と羽根はピッタリ同時に着地するんだ。これはイタリアの科学者ガリレオ・ガリレイがピサの斜塔で証明しようとした、物理学のとても有名なルールなんだよ。

そうだね。落ちている時間が長ければ長いほど、さっきの９．８がどんどん積み重なっていくからね。ここで、もう一つ大切なことを教えよう。それは「どれくらいの距離を落ちたか」という高さの計算だ。

スピードはどんどん増えていくから、単純なかけ算だと少しズレちゃうんだ。距離をｙとすると、ｙ ＝ １／２ × ｇ × ｔの２乗 という式になる。

難しく考えなくていいよ。例えば、２秒間落ちたとしたら、２の２乗は４だね。それに重力加速度の約半分、だいたい５くらいをかけると、２０メートル。つまり、２秒落ちると２０メートルも下に行くんだ。

そうなんだ。自由落下は、時間が経てば経つほど、スピードも距離もとんでもない勢いで増えていく。だから、高いところからものを落とすのはとても危険なんだね。

そのイメージでバッチリだ。この自由落下運動が理解できると、次に習う「投げ下ろし」や「投げ上げ」といった運動も、全部同じ考え方で解けるようになるんだよ。基本はいつも、地球が９．８で引っ張っている、これだけなんだ。

物理は、当たり前の現象に名前をつけて、ルールを見つける学問だからね。ミライくんも、明日からは道端で何かが落ちるのを見るたびに、頭の中で９．８をカウントしちゃうかもしれないね。