La nostra forza peso (P = m.g), sempre rivolta verso il basso, agisce su una superficie di contatto in modo che si applichi su di noi una forza normale (FN) sempre perpendicolare, solitamente applicata ai nostri piedi, e, in questo caso, rivolta verso su. Normale e peso, perché agiscono sullo stesso corpo, non sono una coppia di azione e reazione.
Quando entriamo in un ascensore, in base al suo movimento possiamo provare sensazioni diverse. Ricordando che secondo la 1° Legge di Newton, il corpo, per inerzia, tende a mantenere il suo stato, sia a riposo che a MRU. E secondo il principio fondamentale della Dinamica, la forza netta (FR) può essere calcolata da FR = m.a, dove m è la massa del corpo e a è l'accelerazione da esso sviluppata.
Ci sono cinque casi possibili:
- Ascensore fermo o salita e discesa a velocità costante (MRU):
In questi casi, la forza normale applicata ai nostri piedi è uguale alla nostra forza peso, poiché l'unica accelerazione che sentiamo è la gravità. La forza risultante tra normale e peso è nulla. FR = 0 --> FN = P
-Ascensore che inizia il suo movimento di salita:
Per salire, l'ascensore fa una forza verso l'alto, avendo un'accelerazione positiva rivolta verso l'alto. Quando il risultante è alto, la forza normale è maggiore della forza peso. FN > P --> FR = FN - P
-Ascensore che termina il suo movimento di salita:
Per fermarsi, l'ascensore decelera rendendo il risultante a faccia in giù, facendolo frenare. P > FN --> FR = P - FN
-Ascensore che inizia il movimento di discesa:
Poiché sta discendendo ad una velocità accelerata, la sua risultante è rivolta verso il basso. P > FN --> FR = P - FN
-Elevatore che termina il movimento di discesa:
Mentre l'ascensore sta scendendo, applica una forza verso l'alto per fermarti. FN > P --> FR = FN - P
Poiché la nostra forza P è sempre costante, una scala posta al piano dell'ascensore indicherebbe il valore della forza FN applicata in ogni caso. Ad esempio, una persona di massa = 60 Kg, in un ascensore che sale e scende con un'accelerazione di 3 m/s², ha una forza P = 600 N (considerando g = 10 m/s²) e la scala indicherà il suo FN che va da 420 N a 780 N. Con questo possiamo smentire la falsa idea che la bilancia misuri la nostra forza peso, misuri la normale forza di reazione al peso, che, come abbiamo visto, può variare a seconda della situazione.
Una curiosità è che se l'ascensore scende con un'accelerazione pari alla gravità (semplicemente cade sotto il gravità), la sua forza normale è nulla (FN = 0), quindi la persona fluttuerebbe all'interno del ascensore. Questo stesso effetto viene utilizzato negli aerei in caduta libera per addestrare piloti e astronauti, simulando l'assenza di gravità.
Non fermarti ora... C'è dell'altro dopo la pubblicità ;)
di Luciano Calaça
Laureato in Fisica
Squadra scolastica brasiliana
Vedi altro: Forza
meccanica - Fisica - Brasile Scuola
Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:
ALVES, Luciano Calaça. "Fisica in Ascensore"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-fisica-no-elevador.htm. Consultato il 27 giugno 2021.
