エレベーターの落下時の人間

エレベーターが落下したときの人の状態について言い争いになりました。
　
　僕
以前、何かでどんな物も空気抵抗を除けば、落下速度は同じだと聞いていたので、エレベーターが落下したとき、人は床に着いたまま落下する。

　友達
エレベーターが落下したとき、人が天井にぶつかって、エレベーターが地上に落ちたとき、床にぶつかる。

こういう、意見に分かれました。彼は、バスが発車するとき、人は後ろに押し付けられるじゃない？と具体例を挙げてくれました。そこで、つい、納得してしまいましたが、よく考えるとおかしいな？と思いました。
　
　実際はどうなんですか？

あと、彼に説得する場合、エレベーターと人間は共に重力がかかっているが、バスの場合、エンジンの力が人には常にかかっていないから、後ろに押し付けられる。っていうつもりですが、修正がある場合はお願いします。

No.1 回答者： takasi99 回答日時： 2005/06/15 16:13

おもしろい議論ですね

僕は友達と同じようになると予想します

No.2 回答者： guuman 回答日時： 2005/06/15 16:20

エレベータが地面にぶつかるまで

エレベータ内は無重力になっているのです
スペースシャトルの中と同じです
エレベータが地面にぶつかった瞬間にエレベータと共に地面にたたきつけられるのは言うまでもありません

No.3 回答者： nrb 回答日時： 2005/06/15 16:22

エレベータは落下しないよ

仮にロープ切れてもスピードが上がらない構造に成ってます
　もちろん途中で安全装置で止まります

　もし、全部働かないと
　人間の落下スピードより箱のスピードが遅く成ります
　ただ一定では無い可能性がありますが無視しましょう


　そうなると床に人がいてますが中は無重力状態に近いので上にいたり中間にいたり
　人により変わります
　人間の動作により変わります

　ここで人間が何もしないと仮定すると
　床にいてることなりそのままぶつかります

参考URL：http://www.n-elekyo.or.jp/science/s_02/main02.htm

No.4 回答者： Josquin 回答日時： 2005/06/15 16:26

エレベーターがどういう状態のときにワイヤーが切れる（？）かで結果は異なると思います。

・上向きに加速しているときにワイヤーが切れれば、人は床についたまま落下
・下向きに加速しているとき（もちろん重力加速度より小さな加速度）にワイヤーが切れれば、人は天井にぶつかって落下
・等速度運動（または静止）しているときにワイヤーが切れれば、人はごくわずかに宙に浮いた状態で落下

No.5 回答者： ds600z 回答日時： 2005/06/15 16:41

エレベータの箱は、下からの空気抵抗を受けて落下速度が遅くなりますが、密閉されているエレベータの中にいる人は、その空気抵抗を受けませんのでエレベータの落下速度より若干速くなるかと思われます。

なので、天井にはぶつからないかと思います。

No.6 回答者： dojustice 回答日時： 2005/06/15 16:44

>エレベーターが落下したときの人の状態・・・

これは、例えばエレベータをつないでいるケーブルが切れたときのような状況を考えればよいのでしょうか？

「人は床についたまま落下する」が正しいです。

ケーブルがつながっているときは、エレベータの落下速度は制御されています。
ケーブルが切れると、エレベータは（人も）地球の引力に引かれて落下を始めます。
これを「自由落下」といいます。
自由落下の速度は（空気抵抗を考えなければ）人も物も同じです。

しかし、エレベータの箱は空気抵抗を受けますが、人は中の空気と一緒に移動しているので、空気抵抗を受けません。
人が箱から離れることはないと考えられます。
（飛び上がったりしない限り・・・）

>彼に説得する場合、・・・バスの場合、エンジンの力が人には常にかかっていないから・・・

これでもよいですが、「慣性（かんせい）」を使って説明する方がよいと思います。
「慣性」とは、「”動いているもの”はずっと動き続けようとし、”止まっているもの”はずっと止まり続けようとする性質」のことです。
バスの車体はエンジンにつながっているので、エンジンが回ると、むりやり動かされますが、人はつながっていないので、自由な行動→止まり続けようとします。

面白い問題をひとつ出します。
箱の中にハエが入っています。
箱ごとはかりにのせると、重量はどうなるでしょう？

ハエが壁に止まっているときは、もちろん、箱とハエの目方が合わさって出ます。
ハエが飛んだらどうなるでしょう？

なるべく自分で考えてみてください。(^_^;)

No.7 回答者： kadakun1 回答日時： 2005/06/15 16:55

落下初期の一瞬は僅かに浮くかも知れないが、その後は床に着いたままです。

なぜなら、エレベーターは空気抵抗を受けて、落下速度がだんだん弱まりますが、中の人間は中の空気と一緒に落ちるので、空気抵抗を受けず、僅かに速く落ちるため、床にくっついたままでしょう。

ちなみに、エレベーターは結構密閉された空間を上下しているので、仮に下まで落ちても、下の空気が圧縮されてクッションの役目をするので、中の人間は助かるようですｗ。

参考URL：http://www.hirax.net/dekirukana2/elv/

No.8 回答者： voussortez 回答日時： 2005/06/15 20:33

自信が無いけども。

エレベータは、等速直線運動をしてるなら床に足が付いたままに
なるでしょうが、エレベータのケーブルが切れた時は
自由落下し重力加速をすれば、エレベータと中の人の落下スタートのタイムラグなどにより（慣性の法則など）
体が浮くと思います。

何かのＣＭで飛行機を自由落下させて撮影したものが
あったと記憶してます。
そのＣＭでは見事に人が浮いていたと記憶してます。
それと同じ事です。

エレベータは空気抵抗にさらされますが、いっぽう中の人は、
止まっていようとする、慣性の法則の方が大きいと思いますので、
したがって、浮くことになると思います。
外から見たら、エレベータも中の人も自由落下してますが。
どうでしょうか。

No.9 ベストアンサー 回答者： enigma77 回答日時： 2005/06/16 00:21

『僕』の考え方が正解です。

皆さん空気抵抗を考慮してますが、特に断らない限り空気抵抗は無いものとして考えるのが普通です。

また、空気抵抗がないとしても、重さに関係なく落下速度は同じなので、人とエレベーターは同時に同じ速度で落下するので、脚は床に付いたまま落下します。

もちろん脚と床は接触しているだけであって、床に人の重みはマッタク掛かっていません。

もし体重計に乗っているとすれば、落下の瞬間、体重はゼロになります。

人が動かなければ、エレベーターが地面に激突するまで、脚が床に接触したままの状態を保ちます。



バスの場合も、『僕』の考え方が正解です。

バスの場合は、バスが自分で動くのではなく、誰かがロープで引っぱっていると考えると考えやすくなります。

バスの場合は、エスカレーターの場合とは条件がマッタク違います。

エレベーターの場合は、エレベーターだけでなく、人も引力で引っ張られているのに対して、バスの場合は、引っ張られているのはバスだけであって、人を動かそうとする力は何もないので、人はいつまでも静止したままでいようとします。

しかしバスが動き出すと、人が立っている場合は、脚だけがバスと一緒に動こうとするので、体は後ろに倒れそうになります。

人が椅子に座っている場合は、椅子が人を動かそうとするので、椅子に押し付けられる様に感じると言うわけです。

No.10 回答者： azuki24 回答日時： 2005/06/16 04:09

ちょっと変則的・反則的な回答になりますが、

『建築基準法施行令』にこんな規定があります。
-----------------------
（エレベーターの安全装置）
第百二十九条の十
　エレベーターには、制動装置を設けなければならない。
２　前項のエレベーターの制動装置の構造は、次に掲げる基準に適合するものとして、国土交通大臣が定めた構造方法を用いるもの又は国土交通大臣の認定を受けたものとしなければならない。
一　かごが昇降路の頂部又は底部に衝突するおそれがある場合に、自動的かつ段階的に作動し、これにより、かごに生ずる垂直方向の加速度が九・八メートル毎秒毎秒を、水平方向の加速度が五・〇メートル毎秒毎秒を超えることなく安全にかごを制止させることができるものであること。
-----------------------

というわけで、たとえケーブルが全部切れても、一応安全に停止することになっています。
どの程度のショックを受けるか実感としては分かりませんが。

ちなみに、かごは落下するだけでなく跳び上がる可能性もあります。