Nasza siła ciężaru (P = m.g), zawsze skierowana w dół, działa na powierzchnię styku tak, że działa na nas siła normalna (FN) zawsze prostopadła, zwykle przyłożona do naszych stóp i w tym przypadku wskazująca na w górę. Normalność i waga, ponieważ działają na to samo ciało, nie są parą akcji i reakcji.
Kiedy wchodzimy do windy, w zależności od jej ruchu możemy odczuwać różne doznania. Pamiętając, że zgodnie z pierwszym prawem Newtona ciało, przez bezwładność, ma tendencję do utrzymywania swojego stanu, czy to w spoczynku, czy MRU. Zgodnie z podstawową zasadą dynamiki, siła wypadkowa (FR) może być obliczona ze wzoru FR = m.a, gdzie m jest masą ciała, a a jest przyspieszeniem przez nią rozwijanym.
Istnieje pięć możliwych przypadków:
- Winda zatrzymana lub w górę i w dół ze stałą prędkością (MRU):
W takich przypadkach normalna siła przyłożona do naszych stóp jest równa naszemu ciężarowi, ponieważ jedynym przyspieszeniem, jakie odczuwamy, jest grawitacja. Wynikająca siła między normalną a wagą jest zerowa. FR = 0 --> FN = P
- Winda rozpoczynająca ruch wznoszenia:
Aby wjechać w górę, winda wywiera siłę do góry, z dodatnim przyspieszeniem skierowanym do góry. Gdy wypadkowa podnosi się, siła normalna jest większa niż siła ciężaru. FN > P --> FR = FN - P
- Winda kończąca ruch wznoszenia:
Aby się zatrzymać, winda zwalnia, co powoduje, że wynikowa winda jest skierowana w dół, powodując jej hamowanie. P > FN --> FR = P - FN
- Winda rozpoczynająca ruch zjazdowy:
Ponieważ spada w przyspieszonym tempie, jego wypadkowa skierowana jest w dół. P > FN --> FR = P - FN
- Winda kończąca ruch zjazdowy:
Gdy winda schodzi w dół, użyj siły skierowanej w górę, aby się zatrzymać. FN > P --> FR = FN - P
Ponieważ nasza siła P jest zawsze stała, skala umieszczona na podłodze windy wskazywałaby wartość przyłożonej siły FN w każdym przypadku. Na przykład osoba o masie 60 kg w windzie poruszającej się w górę i w dół z przyspieszeniem 3 m/s², ma siłę P = 600 N (biorąc pod uwagę g = 10 m/s²), a skala wskaże jego FN w zakresie od 420 N do 780 N. Dzięki temu możemy obalić fałszywe przekonanie, że waga mierzy naszą siłę ciężaru, mierzy normalną siłę reakcji na ciężar, która, jak widzieliśmy, może się różnić w zależności od sytuacji.
Ciekawostką jest to, że jeśli winda zjeżdża z przyspieszeniem równym grawitacji (po prostu spada poniżej grawitacja), jego siła normalna wynosi zero (FN = 0), więc osoba unosiłaby się w obrębie winda. Ten sam efekt jest używany w samolotach swobodnego spadania do szkolenia pilotów i astronautów, symulując stan nieważkości.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
By Luciano Calaça
Ukończył fizykę
Brazylijska drużyna szkolna
Zobacz więcej: siła
mechanika - Fizyka - Brazylia Szkoła
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
ALVES, Luciano Calaça. „Fizyka w windzie”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-fisica-no-elevador.htm. Dostęp 27 czerwca 2021 r.
