重力（gravity）は、物理学において重要な力であり、質量が別の物体を引き寄せる力を指します。ニュートン力学や一般相対性理論において異なるアプローチで解釈されています。
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ニュートン力学における重力：
- 万有引力法則： アイザック・ニュートンは、質量が物体同士を引き合わせる力は質量同士の間に働く万有引力であると示しました。この法則は「質点同士の引力は、それらの質点の質量の積に比例し、距離の2乗に反比例する」と表現されます。
- 重力定数： ニュートンは質点同士の引力を表すために重力定数（G）を導入しました。この定数は物体の質量や距離によって変化せず、万有引力の法則を完全に表現します。
- 地球上の重力： 地球上では、物体が地球に引かれる重力はその質量に比例し、地球からの距離の2乗に反比例します。地球上の物体には約9.8 m/s²の一定の加速度で働くと見なすことができます。
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一般相対性理論における重力：
- 時空の歪み： アインシュタインの一般相対性理論では、重力は物体が時空を歪めることによって生じるとされます。大きな質量やエネルギーが時空を歪め、他の物体はこの歪みに従って運動します。
- 等価原理： 一般相対性理論は等価原理と呼ばれる概念を導入しており、慣性質量と重力質量が等しいことを示しています。これにより、物体が自由落下することと加速されることが等価であるとされます。
- アインシュタインの場の方程式： 一般相対性理論はアインシュタインの場の方程式を通じて、質量やエネルギーが時空を歪めるプロセスを数学的に表現しています。
物体が重力に従って運動するとき、これらの理論はそれぞれの文脈で用いられ、物体の質量や周りの空間によってどのように影響を受けるかを解明します。
Gravity is a fundamental force in physics that describes the attraction between masses. It is interpreted through different approaches in classical mechanics and general relativity.
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Gravity in Classical Mechanics:
- Law of Universal Gravitation: Sir Isaac Newton proposed that the force attracting masses is the universal gravitational force acting between them. This law states that the gravitational force between two masses is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between them.
- Gravitational Constant: Newton introduced the gravitational constant (G) to express the gravitational force between masses. This constant remains constant and fully represents the law of universal gravitation.
- Gravity on Earth: On Earth, the gravitational force pulling an object is proportional to its mass and inversely proportional to the square of the distance from the center of the Earth. Objects on Earth experience a constant acceleration of approximately 9.8 m/s².
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Gravity in General Relativity:
- Curvature of Spacetime: Albert Einstein's general relativity describes gravity as the curvature of spacetime caused by the presence of mass and energy. Massive objects deform spacetime, influencing the motion of other objects.
- Equivalence Principle: General relativity introduces the concept of the equivalence principle, stating that inertial mass and gravitational mass are equivalent. This implies that the motion of a freely falling object is equivalent to being subjected to acceleration.
- Einstein's Field Equations: General relativity is mathematically expressed through Einstein's field equations, illustrating how mass and energy distort spacetime.
As objects move under the influence of gravity, these theories are applied in their respective contexts, elucidating how mass and the surrounding space affect their behavior.