Movimento do elevador

INTRODUÇÃO

O Trabalho a seguir fala sobre o funcionamento de um elevador, conforme as Leis de Newton e Força e movimento, explicando o funcionamento e analisando o comportamento de um corpo no interior do elevador e, quando e como, isto altera na Força Normal e Força Peso.

Vamos analisar os casos em que o elevador sobe ou desce, em movimento acelerado ou retardado, com aceleração de modulo a.

  Em um elevador podemos sentir diferentes sensações. Às vezes sentimos o corpo mais pesado; em outra mais leve.  Isso se deve porque, sempre que estamos em uma superfície qualquer, ficamos sujeitos a duas forças: Força Peso que esteja relacionada com a gravidade da terra sobre o nosso corpo e Força Normal que é uma reação da superfície que estamos em contato.
  Lembrando que de acordo com a 1ª Lei de Newton o corpo, por inercia, 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.
Em um elevador, isto ocorre da mesma forma, o movimento que o elevador executa é variável, pois ele acelera para começar a movimentar-se e desacelera para parar.

Se um corpo estiver dentro do elevador, poderemos obter diversas situações.

1° Caso: Para subir, o elevador faz uma força para cima, tendo uma aceleração positiva voltada para cima. Como a resultante esta para cima, a força normal é maior que a força peso.

           

                                              [pic 1]

Nessa situação o elevador está subindo acelerado

Nesse caso, teremos:

FN>P
FR= F_N-P=m.a

FN=m.g+m.a
FN=m.(g+a)

2° caso: Como esta subindo de maneira retardada, sua resultante esta voltada para baixo, então força peso é maior que força normal.

[pic 2]
Nessa situação o elevador sobe retardado

Nesse caso, teremos:

P> FN
P- F_N=m .a
FN=m.g-m.a
FN=m.(g-a)
a ≤g

3° caso: Como o elevador esta descendo de maneira acelerada,  força peso é maior que a força normal.

[pic 3] 
Nessa situação o elevador desce acelerado

Nesse caso, teremos:

P> FN
P- F_N=m .a
FN=m.g-m.a
FN=m.(g-a)
a ≤g

4° caso: Como o elevador esta descendo, aplica uma força voltada para cima para parar . então a força normal  é maior que a força peso.

[pic 4]
Nessa situação o elevador desce retardado

Nesse caso, teremos:

FN>P
FN-P=m .a
FN=m.g+m.a
FN=m.(g+a)

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.

Se colocarmos uma balança dentro de um elevador, para medir o peso de um corpo, durante o funcionamento do elevador, Isto é, a marcação indicada no mostrador da balança é igual ao peso do indivíduo. De tal modo, podemos dizer que para um elevador em repouso ou MRU na vertical a força normal é igual ao peso.