Notre force de poids (P = m.g), toujours dirigée vers le bas, agit sur une surface de contact pour qu'elle s'applique sur nous une force normale (FN) toujours perpendiculaire, généralement appliquée à nos pieds, et, dans ce cas, pointant vers en haut. Normal et poids, parce qu'ils agissent sur le même corps, ne sont pas un couple d'action et de réaction.
Lorsque nous entrons dans un ascenseur, selon son mouvement, nous pouvons ressentir différentes sensations. En rappelant que selon la 1ère loi de Newton, le corps, par inertie, tend à maintenir son état, qu'il soit au repos ou MRU. Et selon le principe fondamental de la dynamique, la force nette (FR) peut être calculée par FR = m.a, où m est la masse du corps et a est l'accélération développée par celui-ci.
Il y a cinq cas possibles :
- Ascenseur arrêté ou montée et descente à vitesse constante (MRU) :
Dans ces cas, la force normale appliquée à nos pieds est égale à la force de notre poids, car la seule accélération que nous ressentons est la gravité. La force résultante entre la normale et le poids est nulle. FR = 0 --> FN = P
-Ascenseur commençant son mouvement de montée :
Pour monter, l'ascenseur exerce une force ascendante, ayant une accélération positive dirigée vers le haut. Comme la résultante est en hausse, la force normale est supérieure à la force de poids. FN > P --> FR = FN - P
-Ascenseur terminant son mouvement de montée :
Pour s'arrêter, l'ascenseur décélère en faisant face vers le bas le résultat, ce qui le fait freiner. P > FN --> FR = P - FN
-Ascenseur démarrant le mouvement de descente :
Comme il descend à un rythme accéléré, sa résultante est orientée vers le bas. P > FN --> FR = P - FN
-Ascenseur terminant le mouvement de descente :
Pendant que l'ascenseur descend, appliquez une force vers le haut pour vous arrêter. FN > P --> FR = FN - P
Comme notre force P est toujours constante, une échelle placée sur le plancher de l'ascenseur indiquerait la valeur de la force FN appliquée dans chaque cas. A titre d'exemple, une personne de masse = 60 kg, dans un ascenseur qui monte et descend avec une accélération de 3 m/s², il a une force P = 600 N (en considérant g = 10 m/s²) et l'échelle indiquera son FN allant de 420 N à 780 N. Avec cela, nous pouvons réfuter l'idée fausse que la balance mesure notre force de poids, elle mesure la force normale de réaction au poids, qui, comme nous l'avons vu, peut varier en fonction de la situation.
Une curiosité est que si l'ascenseur descend avec une accélération égale à la gravité (il tombe simplement sous le gravité), sa force normale est nulle (FN = 0), donc la personne flotterait dans le ascenseur. Ce même effet est utilisé dans les avions en chute libre pour la formation des pilotes et des astronautes, simulant l'apesanteur.
de Luciano Calaça
Diplômé en Physique
L'équipe de l'école du Brésil
Voir plus: Force
mécanique - La physique - École du Brésil
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-fisica-no-elevador.htm
