滑り台で重い物体の方が速く滑る！？
山の行楽地に出掛けるとよく見かけるローラー形式の滑り台。
この遊具を大人になってから滑ったとき、子供の頃より速度が出て怖いと感じたことは無いでしょうか？
もしくは子供を先に滑らせて、後から自分が滑ったとき、子供に追いついてぶつかってしまったという経験を持つ人もいるかもしれません。
実際、今回の研究者である村田教授がそうした経験をしたといいます。
確かに筆者も甥と滑り台で遊んでいて、同じ経験をしました。
こうした現象についてほとんどの人は、体重が重くなれば速く滑るのは直感的になにも不思議なことではないと思うかもしれません。
しかし、先にも述べた通り、実際には丸めたティッシュとスマホをベッドに落とせば同時に布団に着地します。
中学校の理科でも「重いものと軽いもの、どちらも落下する速度は変わらない」と教わったはずです。
重いものと軽いものの落下速度が同じという問題は、ガリレオ・ガリレイのピサの斜塔の実験としても有名です。
だとすると、私たちが滑り台で遊んでいて感じた重い方が早く滑るという感覚はなんなのでしょうか？
これは物理学の常識と矛盾しているように思えます。どちらかの主張が間違っているのでしょうか？
こうした疑問から、今回の研究チームはローラ式滑り台を滑る物体の速度を精密に比較するという実験を行ったのです。
しかしまず、具体的な実験の話に入る前に、「なぜ重いモノと軽いモノで、落下速度が同じになるのか」という事実がそもそも納得行かないという人のために、なぜそんなことが起きるのかおさらいしておきましょう。
この問題について考えるには「重さ」と「質量」の言葉の違いはっきりさせておく必要があります。
どちらも同じ意味のようのに感じますが、物理的に表している性質は全く異なります。
「質量」とは、モノの動きにくさを示した値です。
例えば何十キロもある重い鉄球と、軽いバスケットボールを移動させようとした場合、鉄球の方がはるかに移動させることが大変だということは理解できると思います。
多くの人はこれが地球の重力のせいだと考えるかもしれませんが、実際は重力のない宇宙空間へ行っても、バスケットボールの方が簡単に移動できて、鉄球を移動させるのは大変なのです。
これは質量の大きい物体は重力の作用に関係なく、空間から動きにくいという性質があることを示しています。
「重さ」とは、ある質量に働く重力（力）の大きさを示す値です。質量の大きいモノほど重力は強く作用します。これは説明するまでもなく重いものが地球に強く引っ張られるということから誰もが感覚的に理解していることでしょう。
ではこの情報を踏まえて丸めたティッシュとスマホを同時に落としたときのことを考えてみましょう。
丸めたティッシュは軽いため、地球から引っ張られる力は当然弱くなります。しかし質量も少ないため小さな力だけで簡単に大きく移動してしまいます。
一方スマホは重いので、地球から強く引っ張られます。しかし、質量も大きいため、空間から動きにくくなり移動させるにはより強い力が必要になります。
つまり、質量が大きい程、「動きにくさ」も大きいですが、その分、重力も全く同じだけ強くなるため、動きにくさと重力の作用が相殺して、重たいものでも、軽いものでも、落としたときの速度（加速度）が一定になるのです。
では滑り台の場合はどうなるでしょか？
モノが滑るときに働く力に着目してみましょう。下の図はモノが何かの面と接触していて、一方向に押す力を加えているイメージです。
モノを押す力を増やしていっても、モノが静止している間は、押す力と釣り合う力でモノには常に摩擦力が働いている状態です。静止しているとき発生する摩擦力を静止摩擦力と言います。
物体を押して移動させる際はある程度力を込めないと動き出しませんが、これは押す力が静止摩擦力を上回らないと物体が滑らないためです。
また物体は動き出した後も、も接触面から摩擦力（動摩擦力）を受け続けます。
椅子をある一定以上の力で引っ張らないと、椅子は引けませんよね。
この摩擦力は質量によって変化し、速度に依らず一定です。
重いモノは軽いものよりも大きな力で摩擦力を受けますが、重い分、重力も大きく受けます。
そうなると結局、質量でも摩擦でも動きにくさは重さに応じた引力に相殺され、重いモノと軽いモノで「速度（加速度）」は変わらない結果になるはずです。
滑る台の角度を徐々に大きくしていくと、最終的にはピサの斜塔の実験と同じ、垂直の自由落下運動とみなせてしまうからです。
