自由落下するエレベーターの中が、無重力な理由を教えてください

Question

もし仮に自由落下するエレベーターがありましたら、その中が無重力になる理由を教えてください。

これは、ある中学理科の本の、力と運動のセクションに書かれています。

同じ原理で、宇宙船の中が無重力になるとのことです。

自由落下した時に、

人の加速度と、物(エレベーター)の加速度が同じで、

エレベーターの中から見れば、中に浮いている(落下中は)ように感じるかもしれないですが、

実際には、地球の重力を受けているため、"無"重力とは言えないと思うのですが。

kenzou03 · Accepted Answer

エレベーターの中でもしっかりと重力を受けています。しかし、床からの反力（垂直抗力）がないので、無重力と感じているだけです。
エレベーターの様な自由落下の場合は、エレベーターが地球から受ける引力により発生する加速度と、人間が地球から受ける引力により発生する加速度とが等しいので、床からの垂直抗力Ｎが働きません。
ジェットコースターもほぼ無重力に感じますが、厳密には床からの反力Ｎを受けます。
子供用のジェットコースターは角度を緩くしており、垂直抗力Nが大きくなるようになっています。
対して、富士急ハイランドの「ドドンパ」（９０°）やスペースワールドの「ザ・ターン」（８９°）はほぼ垂直なので、無重力と感じるでしょう。
つまり、ジェットコースターの傾斜をきつくしたものがアトラクションの「フリーフォール」です。

tknakamuri · Answer

「無重量状態」/「「無重力状態」は、

重力と遠心力などの慣性力が互いに打ち消しあい、
0とみなしうる程度に小さくなっている状態。

というのが一般的。重力を受けていないとは言ってないです。

fxq11011 · Answer

宇宙全体が重力のバランスで成り立っています。
したがって、あなたの言う、無重力という状態は存在し得ません。

puyo3155 · Answer

まず、まわりには依然として重力がかかる・・・うんぬんは、屁理屈です。あくまで、エレベータの中の人（宇宙船の中も同じ）にとっての話ですからね。

さて、エレベータの中の人にとって、自由落下している状態のとき、

・　はたして、これは、もともとあった地球が消滅してしてまって、エレベータにかかる重力が消滅したのか
・　それとも、系（エレベータの空間が、加速度を受けたことにより、重力が相殺されているのか

まったく区別がつきません。これは、実は重力の本質で、アインシュタインが、一般相対性理論で、重力を厳密に計算する理論を考えた、おおもとの思考実験そのものです。
つまり、重力とは、そもそも見かけの力だということです。

理解をするには難しいですが。逆の事を考えるとよりわかります。

宇宙のなにもない、無重力空間に、エレベータの箱に１人取り残されている状態のとき
突然、空間のなかで、重力を感じるようになった。（ものが、箱の下にむかって落ちて、立てるようになった）このとき、

・　まわりに、地球が突然あらわれたのか？
・　エレベータを、まわりに巨人が現れて、上向きに加速したのか？

これも、中の人には区別出来ません。という逆の話になります。

一般相対性理論は、重力があると空間が歪み、歪んだ空間に落ちていくようなイメージで重力が生じるということを、厳密に計算した理論です。
そうすると、このはなしは、まやかしではなく、重力の本質なんだということがわかります。重力が、そもそも見かけの力なのです。
本当は重力がかかっているが、相殺されているだけだ・・・ではないのです。

zuntac · Answer

質問者さまのおっしゃる通りです。エレベーターを自由落下させると、重力の作用は加速度と、速度と共に増加する空気抵抗が釣り合った所で末端速度という一定速度に達します。エレベーターの場合はこのままだと地面に激突します。しかし、人工衛星の場合は軌道に沿って回転しており、その遠心力が重力と釣り合う事で軌道上を回ることになります。物理学的にはどちらの場合も重力を受けて自由落下してます。

Tanshanunchi · Answer

無重力という言葉が、その物体に重力がかかっていないという意味だとすれば、あなたのいうとおりだと私も思います。
性格には、「無重力状態」(無重力に似たような状態)という意味で使った表現ではないでしょうか、、、。

ナッキーナッキー · Answer

言葉の問題に過ぎません(^^;)
人間が重力を感じない状態を「無重力状態」と呼んでいるだけです(－＿－)

t_fumiaki · Answer

>>"無"重力とは言えないと思うのですが。
その通り！　"無"重力とは重力の作用をうけていない状態。
質問内容の場合の正しい言い方は"無"重量。

重力場の中で、重力に身を任せている状態が無重量であり、自由落下の場合には、重力に身を任せているから無重量。

重力に対して抵抗しているから重力が測定出来る。
抵抗していないなら測定しても検出できず、無重量と無重力は区別できない。

同じ理屈で、宇宙空間でエレベータを加速度gで動かしたら、中の人は、地上で重力を受けている場合と区別できない。測定しても区別できない。
(厳密に言うと、別の方法で区別は可能だが、局所的には区別不可能)

どちらも、アインシュタインが等価原理という言葉で明らかにした。
一般相対論の真髄。

AVC · Answer

私も質問者さんと同じ疑問を持っています。人工衛星(宇宙ステーション)内では重力と遠心力がつり合い"無重力"が理解できますが、地球表面上の自由落下研究施設(北海道の炭鉱跡地利用)とか航空機の急降下での"無重力"の表現は違和感があります。

toshipee · Answer

なぜなら、すべてのものに重力は等しくかかるので。

自由落下するエレベーターの中が、無重力な理由を教えてください

エレベーターの中でもしっかりと重力を受けています。

「無重量状態」/「「無重力状態」は、

宇宙全体が重力のバランスで成り立っています。

まず、まわりには依然として重力がかかる・・・うんぬんは、屁理屈です。

質問者さまのおっしゃる通りです。

無重力という言葉が、その物体に重力がかかっていないという意味だとすれば、あなたのいうとおりだと私も思います。

言葉の問題に過ぎません(^^;)

>>"無"重力とは言えないと思うのですが。

私も質問者さんと同じ疑問を持っています。

なぜなら、すべてのものに重力は等しくかかるので。

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