Pythonで2つの物体間に働く重力を計算する方法

2つの物体の間に働く重力（万有引力）を求めたい場合、「find_gravity」という名前の関数を定義し、3つのパラメータを渡して呼び出すのが効果的です。この記事では、ニュートンの万有引力の法則に基づいて重力を計算するPythonプログラムを紹介します。

万有引力の法則とは

2つの物体間に働く重力は、次の公式で求めることができます。

F = G × m₁ × m₂ / r²

• F：物体間に働く重力（単位：N ニュートン）
• G：万有引力定数（約 6.673 × 10⁻¹¹ N·m²/kg²）
• m₁、m₂：それぞれの物体の質量（kg）
• r：2つの物体の重心間の距離（m）

サンプルコード

以下は、上記の公式を使って重力を計算するPythonプログラムの例です。

def find_gravity(m_1, m_2, r):
    G_val = 6.673*(10**-11)
    F_val = (G_val*m_1*m_2)/(r**2)

    return round(F_val, 2)

m_1 = 6000000
m_2 = 1000000
r = 45
print("The gravitational force is: ")
print(find_gravity(m_1, m_2, r), "N")

実行結果

The gravitational force is:
0.2 N

コードの解説

• まず「find_gravity」という名前の関数を定義し、質量2つと距離の合計3つの引数を受け取れるようにします。

• 関数内では、万有引力定数Gを変数「G_val」に格納し、公式に従って重力Fを計算します。

• 計算結果は「round()」関数を使って小数点以下2桁に丸められ、戻り値として返されます。

• 関数の外側では、2つの物体の質量（6000000 kg と 1000000 kg）と距離（45 m）を表す3つの整数値を定義しています。

• これらの値を引数として渡して関数を呼び出し、得られた重力の値をコンソールに出力します。

まとめ

このように、Pythonでは簡単な関数を定義するだけで、物理法則に基づいた重力の計算を実装できます。質量や距離の値を変更すれば、さまざまな条件下での重力を柔軟に求めることが可能です。科学技術計算の入門としても最適な例なので、ぜひ実際にコードを動かしてみてください。