都会にある高層階に上がるエレベータに乗った時によく感じることがあります。それは、エレベータが動き始めた時や止まる直前の体重の変化したような感覚があります。また、高層階に上がった時などに飛行機と同じような耳が変な感じになるときがあります。エレベータに乗った時には特有の感覚になることがあります。そこで、エレベーターが動き始めた瞬間、 「体が重くなった気がする」 「ふわっと軽くなった気がする」 そんな体験をしたことはないでしょうか？
この体が重くなったり軽くなったりする感覚は、高層階用のエレベータに限らず感じます。そして、この感覚は、体重が変化しているわけではないようです。これは、重力と加速度が合成されることで“体重感覚”が変化しているだけのようです。
そこで、このブログでは、エレベーターで起こる体重の感覚について注目することにしました。そこで、エレベーターで不思議な体重感覚になる理由、 体重変化の感覚について調べましたので以下に説明します。
エレベーターで不思議な体重感覚になる理由
体重とは「重力による下向きの力」である
体重は、次の式で定義されます。
そのため、地球上では重力加速度はほぼ一定（約9.8 m/s²）なので、 通常は体重が急に変化することはありません。しかし、エレベーターでは 重力以外の力が加わる ため、 体重“感覚”が変化します。なお、月では、重力が1/6になります。そのため、月での体重は、地球での体重の約6分の1（約1/6）になります。
エレベーターが上昇するとき「重く感じる」理由
エレベーターが上昇を開始すると、 床があなたの体を 上向きに押し上げる力（加速度）が加わります。そして、このとき、体に働く力は、次の式の関係にはなりません。
それは、床からの押し返し力が増えるため、体重計に乗っていると数値が増えることになります。そこで、脳はこの押し返し力の増加を体重の増加として知覚するため、体が重く感じることになります。
エレベーターが下降するとき「軽く感じる」理由
また、下降を開始すると、エレベーターは下向きに加速します。このとき床からの押し返し力は、次式のような関係になります。
そして、そこで体を支える力が減るため、体重計の数値は減ります。そこで、脳はこの「押し返し力の減少」を体重の減少として知覚するため、ふわっと軽く感じます。
この体重の変化の感覚について
実際に体重が変化しているわけではない
そして、ここで重要なのは、 体重そのものは変化していない という点です。つまり、変化しているのは「体重計が測る値」や「体感」であるということです。これは 重力と加速度の合成による“見かけの体重”にすぎないことになります。
脳は加速度を「体重の変化」として知覚する
また、脳は、内耳（前庭器官）、皮膚感覚、筋肉の張力などの情報を統合して「体の重さ」を判断しています。そして、エレベーターの加速度はこれらの感覚に影響するため、脳は「体重が変化した」と錯覚します。なお、これは、 ジェットコースターや飛行機の離陸で感じる“ふわっと感”と同じ仕組みです。
まとめ
ここまで、エレベーターで不思議な体重感覚になる理由、 体重変化の感覚について説明しました。まず、エレベーターで不思議な体重感覚になる理由について、体重とは「重力による下向きの力」である、上昇するとき「重く感じる」理由、下降するとき「軽く感じる」理由を説明しました。つぎに、体重変化の感覚について、実際に体重が変化しているわけではない、脳は加速度を「体重の変化」として知覚するを説明しました。
まず、この感覚は、体重が変化しているわけではありませんでした。そして、この感覚は、重力と加速度が合成されることで“体重感覚”が変化しているだけでした。その内容について、以下に説明します。
- 体重は重力による力だが、エレベーターでは加速度が加わる
- 上昇開始時は押し返し力が増え、体重が“重く”感じる
- 下降開始時は押し返し力が減り、体重が“軽く”感じる
- 実際の体重は変化していない
- 脳は加速度を体重変化として知覚するため、錯覚が起こる
つまり、エレベーターでの体重感覚は、物理学と脳の体感処理が生み出す自然な錯覚でした。エレベータには、体重が変化する感覚や高層階エレベータの場合には耳が変になる感覚などを感じていました。それは、普段自力で動いている状態とは異なる急激な変化を身体がキャッチできていることの確認ができたというようにも捉えることができました。
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