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エレベーターが落下したら中の人ってどうなりますか?

自分が考えたのは、人の質量をm、エレベーターの加速度をαとすると、

人には鉛直下向きに重力mg、鉛直上向きに慣性力mαがはたらきますよね?

よって、合力Fは鉛直下向きを正とすると、
F=mg-mα
=m(g-α)

ここで、エレベーターとワイヤー間の摩擦などで、おそらく g>α なので、
F=m(g-α)>0

つまり、下向きに力が働くので人は勝手には浮かないと思ったのですが合ってるでしょうか?


また、このとき地面を蹴ってジャンプしたらどうなりますか?

わかる方いらっしゃいましたら、よろしくお願いいたします!

A 回答 (8件)

質問者の示している条件どおりであればエレベータの中の人にとっては重力がg-aになったことと同じになります。



勝手に浮くことはありません。

ジャンプすればエレベータに対して相対的にg-aの加速度で運動します。
空気抵抗などを無視すればジャンプした際に上昇して一番高い点につくまでの時間と一番高い点から床に下降する時間は等しくなります。
ただ、もしこのエレベータがガラス張りで外が見えるようでしたら違うように感じることになると思います。
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この回答へのお礼

皆さん回答ありがとうございました!
物理的に理解もできてスッキリしました!

お礼日時:2017/09/04 13:42

よく言われる、摩擦、その他の損失は無視する・・・。


エレベーターと人が受ける力、加速度当は質量あたりでは全く同じになります
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考察としては特に問題ないと思います。




>このとき地面を蹴ってジャンプしたらどうなりますか

地面=工レベータの床かな?

ジャンプすると、エレベータの床に対してフワリと
跳び上がることになるでしょうね。
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自由落下したら、エレベータの系では、無重力になります。

古典論では、質問のような議論でしょうが、本当は違います。

エレベータの中にいる人が、

・下に地球があって、その重力を感じているのか? それとも、エレベータが上に加速されて、その慣性力を感じているのか?は区別つきません。

おなじように

・質量のある物質でつくられた歪んだ空間を自由落下していることと、まわに何もなくて、なんの力もうけない状態も、区別出来ません。

それが一般相対性理論です。地球の質量によって、空間が歪み、その空間で重落下をしているものは、空間のおもむくままのうごきであり、とうぜん無重力になります。
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完全な自由落下ならエレベーター内は無重力状態に感じます。


おっしゃる通り F=m(g-g)=0 となるからです。
これがαで加速すると見かけの重力は弱くなります。

つまり低重力状態に感じます。
地面を蹴れば月のようにふわふわと歩けます。摩擦が少なくなればなるほど体重は軽く感じます。
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ジャンプしても助からないかも 危険ぷん


仰臥位が良いらしいかもぷんぶは
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そう ならない様に ロープが切れると緊急停止する様に設計されています・・



見た事無いの?・・

エレベーターの上部の構造を・・
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質問者さんとおんなじことを考えている人がいます。



こちらは物理エンジンを使って計算していて面白いです。

参考にどうぞ
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よろしくお願い致します。

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https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

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https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29
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さらに、有名な E=MC^2 を使えば、これは、
9.55039158 × 10^-37 キログラムに相当します。
https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29%2f%28c%5e2%29

有名な「マクスウェルの悪魔」に関連して、「シラードのエンジン」という話があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

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例え話、置き換えての説明が理解できないと理解できませんが。
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その状態で板全体を等速で引っ張ります(慣性で等速直線運動の再現?)。
その状態で、板を急に手前(引っ張る方向とは直角方向)に引っ張ります(向心力という加速度?)。
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Q飛行機が飛ぶ原理はまだ解明されてないんですか?

飛行機が飛ぶ原理についてはまだ解明されていないと聞きましたが、
本当なんですか?

ベルヌーイの定理を使った解説は誤りであり、
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私は空気を下方へ押し出して飛んでいると思っていたのですが、
これも専門家に言わせれば誤りとか

詳しい方教えてください

Aベストアンサー

・ベルヌーイの定理や(その他の定理)を用いて、飛行機が飛ぶ理由を、原因⇒結果式に定性的に簡単に説明できない
ってことと、
・飛行機が飛ぶ理由はいまだ解明されていない
ってのは、全く違うので、そこのところは誤解のないように。
「定性的に一直線に説明できないこと」と、「その現象が起こる理由が未だ解明されてない」は全く違います。

きちんとナビエストークス方程式という微分方程式を用いて流体のシミュレーションをすれば、コンピュータの中で飛行機はきちんと飛びます。もちろん背面飛行だって可能です。
つまり、ナビエストークス方程式という一つの式(仮定)にもとずいておこる現象をシミュレーションしたら、現実と同じことが起こるわけです。
こういうときに、物理では、「この現象を解明した(説明できた)」といってます。
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なんて感じで、定性的に一直線に説明できる現象なんていうのはほとんどないです。
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人間が、なぜ、「原因⇒結果1⇒結果2⇒最終結果」式の説明を好むのか、
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というのは、それはそれで興味深い話だと思ったりはしますが。。

・ベルヌーイの定理や(その他の定理)を用いて、飛行機が飛ぶ理由を、原因⇒結果式に定性的に簡単に説明できない
ってことと、
・飛行機が飛ぶ理由はいまだ解明されていない
ってのは、全く違うので、そこのところは誤解のないように。
「定性的に一直線に説明できないこと」と、「その現象が起こる理由が未だ解明されてない」は全く違います。

きちんとナビエストークス方程式という微分方程式を用いて流体のシミュレーションをすれば、コンピュータの中で飛行機はきちんと飛びます。もちろん背面飛行だって可能...続きを読む

Q物理基礎の問題がわかりません

物理基礎の問題がわかりません。
解説してくださると嬉しいです。

Aベストアンサー

基本どおりに「運動方程式」を立ててください。あとは、面倒でもそれを愚直に解きます。それ以外の方法はありません。
いずれの場所でも、働くのは「重力」だけ。書いてありませんが、摩擦や空気の抵抗はないものとして考えます。
面倒なので、下向き、左向きを正とします。

(1)斜面上では、斜面方向の力は
   F1 = mg*sin(30°) = mg/2
なので、斜面方向の加速度を a1 とすると、運動方程式は
   mg/2 = m*a1
より
   a1 = g/2   ①
従って、斜面方向の速度、変位は、A点の速度、変位を 0 として
   v1 = (g/2)*t   ②
   x1 = (g/4)*t^2   ③
B点に達したときの変位は x1=h/sin(30°) = 2h なので、このときの時間 t1 は③より
   2h = (g/4)*t1^2
 → t1^2 = 8h/g
 → t1 = 2√(2h/g)   ④

垂直抗力の大きさは
   N = mg*cos(30°) = (√3 /2)mg

(2)上記③式に④の値を代入して
   v = (g/2) * 2√(2h/g) = √(2hg)   ⑤

(3)B点以降の運動方程式は、自由落下なので
  鉛直方向:a2 = g
  水平方向:加速度ゼロ
鉛直方向の初速度は、Bの速さの鉛直成分なので、⑤より
  v0 = √(2hg) * sin(30°) = √(2hg) /2
従って、B点を t=0 とした鉛直方向の速度は
  v2 = g*t + √(2hg) /2    ⑥
変位は、B点を y=0 として
  y = (1/2)g*t^2 + [√(2hg) /2 ]*t   ⑦

水平方向の速度は
  v3 = √(2hg) * cos(30°) = √(6hg) /2   ⑧
変位は、B点を x=0 として
  x = [ √(6hg) /2 ]*t    ⑨

水面(t=t2)では、速度方向が水面と 60° 方向なので、
  v2/v3 = tan(60°) = √3
であることから、⑥と⑧より
  g*t2 + √(2hg) /2 = (3/2)√(2hg)
よって
  t2 = √(2hg) /g = √(2h/g)   ⑩

(4)この t2 間の鉛直方向の変位 H は、⑦より
  H = (1/2)g*[√(2h/g)]^2 + [√(2hg) /2 ]*√(2h/g)
   = h + h
   = 2h

計算間違いがあるかもしれませんので、自分でも計算し直してください。

基本どおりに「運動方程式」を立ててください。あとは、面倒でもそれを愚直に解きます。それ以外の方法はありません。
いずれの場所でも、働くのは「重力」だけ。書いてありませんが、摩擦や空気の抵抗はないものとして考えます。
面倒なので、下向き、左向きを正とします。

(1)斜面上では、斜面方向の力は
   F1 = mg*sin(30°) = mg/2
なので、斜面方向の加速度を a1 とすると、運動方程式は
   mg/2 = m*a1
より
   a1 = g/2   ①
従って、斜面方向の速度、変位は、A点の速度、変位を 0 として
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Q電子軌道が波長の整数倍な訳

原子物理の質問です。
原子核の周りを周回する電子が波長の整数倍となる長さを持つ軌道上にしか安定して存在しないのは何故ですか?
また、このとき言っている電子の波長とは電子の持つ波動性に着目しているわけなのですが、このときの電子の波動性の意味がよくわかりません。(具体的に縦波なのか横波なのかetc.)
電子が一周したとき、同位相でなければならないのは化学の電子軌道の知識がないといけないのでしょうか。

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量子論の中でも「前期量子論」と呼ばれる分野です。
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理科年表に

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ご回答宜しくお願いします!

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質問者は、多分、複素関数の話をしたいのではないと思います。
-----------------------------------------------
>素数という概念内では根号の中身が負になってもいいのかなと
>思っていたのですが、違うのですか?ご回答宜しくお願いします!

複素数まできちんと学んでいますね?
根号の中身は負で大丈夫です。自信をもってください。
これまでは根号の中身が負の数はNGでした。
これからは、根号の中身が負であってもOKです。
-------------------------------------------------
でも「負の数の根号」とがOKなことと
「負の数の根号」×「負の数の根号」の“計算”が
今まで通りOKなことは違うということです。

つまり、根号の中身が負のときには
√a × √b = √ab 
とは計算してはいけないということ。

数学Ⅰの教科書を見てください。
性質★ a>0 b>0 のとき √a × √b = √ab
と書いてありますよね!

√6=√(-2)(-3)=√(-2)√(-3)=√2i√3i=-√6 

の計算式では左から2つめの=が誤っていて、それ以外の=は正しいです。
--------------------------------------------------

No4の回答について

> √(ー2)(ー3)=√(ー1)√(2)√(ー1)√(3)=√(ー1)²√2√3=√2√3=√6 だから。 ☆

2つ目の=と3つ目の=が計算の性質★に違反しています。

>この部分を√(ー1)√(2)√(ー1)√(3)=i√(2)i√(3)としてはダメな理由を教えて頂けませんか?
ダメでなく、正しいです。(これは自信を持ってください!)
でも数式☆では2つめの=がNGだから、√6とは等しくありませんね!

質問者は、多分、複素関数の話をしたいのではないと思います。
-----------------------------------------------
>素数という概念内では根号の中身が負になってもいいのかなと
>思っていたのですが、違うのですか?ご回答宜しくお願いします!

複素数まできちんと学んでいますね?
根号の中身は負で大丈夫です。自信をもってください。
これまでは根号の中身が負の数はNGでした。
これからは、根号の中身が負であってもOKです。
-------------------------------------------------
でも「負の数の根号」と...続きを読む

Q【ガリレオ】の 湯川学て。 物理学者だけど 工学やってるのは 何故??

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