Balança dentro do elevador
–Mande o elevador subir ou descer e acompanhe a balança em cada fase da viagem. g = 10 m/s².
A conta
Leitura da balança na viagem
A linha tracejada é a massa da pessoa: o que a balança marca com o elevador parado.
A balança mede a normal
A balança empurra seus pés para cima com a força normal e mostra N ÷ g em kg. Com aceleração para cima, ela precisa empurrar mais; para baixo, menos.
Importa a aceleração, não a velocidade
Subindo ou descendo, com velocidade constante a balança marca o peso de verdade. Ela só muda na partida e na freada, quando o elevador acelera.
Para levar pra prova
Subindo e acelerando ou descendo e freando: a aceleração aponta para cima, a balança marca mais.
Subindo e freando ou descendo e acelerando: aponta para baixo, marca menos.
Em queda livre (a = g), N = 0: a sensação de “não ter peso” dos astronautas.
Caixa sobre uma balança, na rampa
–A caixa está sobre uma balança fina, e as duas deslizam juntas. A balança mede a força que a caixa faz contra ela, perpendicular à rampa.
A conta
Normal e componente do peso × inclinação
Só a parte do peso que aperta
O peso aponta para baixo, mas a rampa só segura a parte que aperta a caixa contra ela (P · cos θ). A outra parte (P · sen θ) puxa a caixa rampa abaixo.
Desliza ou não desliza
O atrito máximo é μ · N. Enquanto P · sen θ não passa disso, a caixa fica parada. Rampa mais inclinada: N diminui e o atrito máximo também.
Para levar pra prova
N só é igual a P em superfície horizontal sem outras forças verticais.
A normal é sempre perpendicular à superfície de contato.
Normal e peso não são ação e reação: agem no mesmo corpo. A reação do peso está na Terra.
Quando alguém puxa ou empurra
–A conta
Normal × força aplicada
A normal se ajusta
A normal não tem valor fixo: o chão empurra só o necessário para o corpo não afundar. Se alguém ajuda a segurar, ele empurra menos; se alguém aperta, empurra mais.
Normal na parede
Na parede, a normal é horizontal e nada tem a ver com o peso. Quem segura o livro é o atrito, e ele depende de quanto você aperta.
Para levar pra prova
Puxando inclinado para cima: N = P − F · sen α. Empurrando inclinado para baixo: N = P + F · sen α.
Por isso puxar um trenó pela corda é mais fácil que empurrá-lo por trás: a normal, e com ela o atrito, ficam menores.
Se F · sen α passa de P, o corpo sai do chão e N = 0.
Passageiro sentado numa balança
–A conta
–
Curva pede força centrípeta
Para fazer a curva, a soma de peso e normal precisa apontar para o centro dela. No alto da lombada o centro fica embaixo: a normal diminui. No fundo da valeta o centro fica em cima: a normal aumenta.
Perder o contato
Rápido demais no alto da lombada, o peso sozinho não consegue curvar o carro: ele decola. No topo do loop é o contrário: abaixo de √(g · R), o carrinho cai.
Para levar pra prova
Topo da lombada: N = m · (g − v² ÷ R). Fundo da valeta: N = m · (g + v² ÷ R).
Topo do loop (por dentro): N = m · (v² ÷ R − g); velocidade mínima √(g · R).
O “frio na barriga” no alto da montanha-russa é a normal diminuindo.