物理の問題です。

質問

次の問題の解答をお願いします。

無重力状態とは物理的にどういう状態か。重力の特性を考慮して考察せよ。
例えば、エレベーターに乗っているとき、突然エレベーターをつっているワイヤーが切れた状態を考えてみよ。

回答No.1

Nebusoku3 · ベストアンサー

＞エレベーターに乗っているとき、突然エレベーターをつっているワイヤーが切れた状態。。。
重力加速度に従って　「自由落下」　している　「状態」　で、見かけ上は重力の束縛を受けてない。（実際は重力の束縛を受けているが、状態的には無重力）　
実際はエレベーターも乗っている観測者も重力を受けており、自由落下はその重力を　「相殺、あるいは釣合い」　する方向に　位置エネルギーに基づき　移動しているだけ。
そのことを　「無重力の状態」　といいます。　その際、観測者は　自分の居住空間（エレベーター）からは重力の束縛を受けてないように錯覚するし、ある意味の　「無重力」　ともいえると思います。

宇宙空間での無重力も引力（重力）、遠心力などがつりあったかそれに近い状態にあるのをそのように言います。（推測ですが、宇宙において、どこかに絶対的な位置を設定した場合、もしかしてある方向にものすごい勢いで　「落下している」　かもしれないですね。）

回答No.2

foomufoomu

えらく難しい、哲学的な問題ですね。
これに答えるには、まず、出題者が「重力と加速度は本質的に同じもの」をどうとらえているか、確認する必要があるでしょう。
ニュートンは重力と加速度を別のものと考えていたようですが(はっきりとした記述はない)、アインシュタインは「重力と加速度は本質的に同じもの」と言っています。

エレベータのワイヤーが切れた状態は、エレベーターは地球の重力Ｇで下に引っ張られ、Ｇと同じ加速度で落下を始めます。
これによって、Ｇと加速度は同じ大きさになり（力の向きが逆）、乗っている人は力を感じなくなります。
これをどう考えるかは、最初に書いた「重力と加速度は本質的に同じもの」のとらえ方に依存します。