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A física no elevador

Física

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Nossa força peso (P = m.g), sempre apontando para baixo,atua sobre uma superfície de contato de modo que esta aplica sobre nós uma força normal  (FN) sempre perpendicular, geralmente aplicada em nossos pés, e, neste caso, apontando para cima. Normal e peso, por atuarem sobre o mesmo corpo, não são um par de ação e reação.

Quando entramos em um elevador, de acordo com o seu movimento podemos sentir diferentes sensações. Lembrando que de acordo com a 1ª Lei de Newton, o corpo, por inércia, tende a manter seu estado, seja ele de repouso ou de MRU. E de acordo com o princípio fundamental da Dinâmica, a força resultante (FR) pode ser calculada por FR = m.a, onde m é a massa do corpo e a é a aceleração desenvolvida pelo mesmo.

Há cinco casos possíveis:

- Elevador parado ou subindo e descendo com velocidades constantes (MRU):
Nesses casos, a força normal aplicada em nossos pés é igual à nossa força peso, pois a única aceleração que estamos sentindo é a gravidade. A força resultante entre a normal e a peso é nula. FR = 0   -->   FN = P

-Elevador iniciando seu movimento de subida:
Para subir, o elevador faz uma força para cima, tendo uma aceleração positiva voltada para cima. Como a resultante está para cima, a força normal é maior que a força peso. FN > P   -->   FR = FN - P

-Elevador terminando seu movimento de subida:
Para parar, o elevador desacelera fazendo com que a resultante esteja voltada para baixo, fazendo-o frear. P > FN   -->  FR = P - FN
-Elevador iniciando o movimento de descida:
Como está descendo de maneira acelerada, sua resultante está voltada para baixo. P > FN   -->   FR = P - FN

-Elevador terminando o movimento de descida:
Como o elevador está descendo, aplica uma força voltada para cima para parar. FN > P   -->   FR = FN - P

Como nossa força P é sempre constante, uma balança colocada no piso do elevador indicaria o valor da força FN aplicada em cada caso. Como exemplo, uma pessoa de massa = 60 Kg, em um elevador que sobe e desce com uma aceleração de 3 m/s², tem uma força P = 600 N (considerando g = 10 m/s²) e a balança indicará sua FN variando de 420 N a 780 N. Com isso podemos desmentir a falsa ideia de que a balança mede nossa força peso, ela mede a força normal de reação à peso, que, como vimos, pode variar dependendo da situação.

Uma curiosidade é que se o elevador descer com uma aceleração igual à gravidade (simplesmente cair sob a ação da gravidade), a sua força normal é nula (FN = 0), sendo assim, a pessoa flutuaria dentro do elevador. Este mesmo efeito é utilizado em aviões em queda livre para treinamento de pilotos e astronautas, simulando a falta de gravidade.

Por Luciano Calaça
Graduado em Física
Equipe Brasil escola

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Mecânica - Física - Brasil Escola

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

ALVES, Luciano Calaça. "A física no elevador "; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-fisica-no-elevador.htm>. Acesso em 24 de setembro de 2016.

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