ここからの時間は、ゆーき先生が欅坂46平手友梨奈ちゃんをイメージした架空のキャラクターてちこちゃんに相対性理論を教える教室。
前回、前々回とひらがな、けやき坂46の井口眞緒ちゃんをイメージしたまおちゃんが特別に登校してくれてましたが、今回からは再びてちこちゃんが登校っ(イエーイ)。今回の授業から新しい単元に入っていくようだ。
では早速ゆーき先生の相対LOCKS!

生徒の皆さんこんばんは、相対LOCKS担当のてちこです。前回、前々回とお休みしちゃってすみませんでした。かわりにまおが登校してくれたんですが……(ふふふ)どんな感じだったんだろう。
ガラガラ(扉の開く音)

おいてちこ、もしかして聴いてなかったのかよ

わぁ! ……先生お久しぶりです

せっかくまおちゃんが特別授業をしてくれたというのに。復習するか

いや、いいっす

そうだな、またあれを繰り返すのは先生も大変だ。じゃ、今日からは新しい内容をはじめっから

え……大丈夫かな。よろしくお願いします

今日はまず、力(ちから)について

はい

物理の基本は力学だ

あー、力学。いま授業でやってますね

この力学というのは、歴史的にはつり合いの理論から始まった

どういうことですか?

つまり、力とは何かということだ

いまいちよくわからないんですが

力というのは、例えば重たいものをヨイショと持ち上げるとか、ゴムみたいなものを引っ張るとか、そういう時に「力を使ってる」って思うよな

そうですね

いまでも、神社の中には力石(ちからいし)っていう見るからに重たさそうな石が置いてある神社もある

それ、どうするんですか?

「これを持ち上げられるオレは力持ちだ!」と力自慢をする、あるいは複数人で力比べをするために使う

へー。先生は持ったことあるんですか?

見りゃわかるだろ、こんなひょろひょろもやしっ子の先生には無理です

もやしっ子だって(笑) もやし先生(笑)

もやし先生ではありません!
それで、この力の強さを客観的に比べるために、この持ち上げるものの重さを基準にしようという考えが生まれた。これは力という概念の相対化なんです

相対化……
例えば、欅並木で有名な大國魂神社にある力石を持ち上げられる人と、乃木神社にある力石を持ち上げられる人がいたとして、どっちが力が強いかわかる?
※大國魂神社にも乃木神社にも「力石」はありません

え……どっちだろう
どちらの「力石」が重たいか、わからないと比較しようがないよね。だから、「重さ」という基準を定めて、二人の力持ちの力の強さを相対化するんだ。この、相対化という考え方は今後も出てくるからチェックしておくように!

この教室は相対性理論について学ぶからな。
それで、この持ち上げるものの重さ、言い換えると持ち上げるための力の大きさは、物理の世界ではkgw(キログラム重)、またはN(ニュートン)という単位で表す

kgw(キログラム重)って、kg(キログラム)とは違うんですか?

違う。kgは質量の単位で、kgwは力の単位。1kgwは質量1kgの物質を、地球上で持ち上げるときに必要な力の大きさです

ふーん。じゃあN(ニュートン)は?

N(ニュートン)も力の単位だけど、今の時点ではちょっとわかりにくいかもしれない。
$${\rm 質量1kgの物質を 1[m/s^2] 加速させるのに必要な力が1N}$$

加速ですか……

この先の授業で説明していくからとりあえずは忘れても構わない。ちなみにkgwはNという単位であらわすこともできる。1kgwは約9.8Nだ

なんか、約9.8って中途半端な感じですね

この数にも根拠はあるんだけど、とりあえずkgwもNも力の単位、kgは質量の単位ということだけ憶えておいてくれればいいよ

はーい。ところで、質量って何ですか?

おぅ、いきなり核心に迫る質問あざっす

えっ?

実は、一般相対性理論はこの質量に関する理論ともいえる

そんな……いきなりですか

なんだけど、とりあえず地球上では、質量は重さとほぼ同じだと思っていい

意味がよくわかりません

月に行くと重さが6分の1になったり、宇宙空間に行くと無重力って話は聞いたことあるよな

えーと、はい、無重力はわかります

無重力空間に行くと、重さは0になる。てちこがいま体重何キロあるか知らんが、宇宙に行けばフワフワ浮く

ちょっと、体重とか訊くのはだめですよ!

このように、場所によって変わってしまうのが重さだけど、質量というのは宇宙空間に行っても変わらない

へー、そうなんだ

宇宙空間に行ったとしても、とまっている物体を動かしたりするには力が必要だ

そうなんですね……全然力がいらないと思ってました

もちろん、同じものを動かすにしても、地球上より全然楽に感じることもある

なんか、チョンって押しただけでスーって動きますよね

話を戻すと、この質量の大きさはkgという単位で表す

はっ、元に戻った

というわけで、今回の授業は以上!

はい、生徒の皆さんとはまた次回お会いしましょう