Enunciado

Você sempre foi curioso a respeito das acelerações dos elevadores ao longo dos 101 andares do edifício Empire State, em Nova York, EUA. Um dia, enquanto está visitando Nova York, você pega sua balança de banheiro, leva-a para um elevador do edifício e sobe sobre ela. A balança marca 667   N quando a porta se fecha, e varia entre 534   N e 756   N enquanto o elevador está subindo os 101 andares. Que conclusões você pode tirar a respeito disso?

Passo 1

Vamos relembrar da equação que calcula o peso de uma pessoa dentro de um elevador em movimento:

w = m g 1 + a g

Podem acontecer 3 situações distintas:

  • O elevador estar parado ou com velocidade constante;
  • a = 0

    w = m g

  • O elevador estar subindo acelerando;
  • a > 0

    w > m g

  • O elevador estar descendo acelerando;

a < 0

w < m g

Passo 2

Agora vamos analisar o que acontece ao longo dos 101 andares.

Primeira situação:

Quando o elevador está fechando a porta, a balança marca w = 667   N . Nesse caso o peso é igual a m g porque o elevador está parado:

667 = m g

Como o valor da aceleração da gravidade é fixo, podemos encontrar qual a massa da pessoa:

g = 9,8   m / s 2

667 = m   x   9,8

m = 667 9,8 = 68,1   K g

Passo 3

Segunda situação:

Após fechar a porta o elevador começa a subir e para isso ele necessita de uma aceleração inicial para cima, beleza?

Como temos uma aceleração para cima, ou seja, positiva, o peso marcado pela balança será maior que m g . Vimos na situação anterior que quando o peso é igual a m g a balança marca 667   N . Então nessa situação o valor do peso tem que ser maior que 667   N .

O maior peso que a balança marca é 756   N , então esse peso é marcado enquanto o elevador sobe e com isso podemos calcular qual a aceleração que o elevador adquire enquanto sobe, a C :

w = m g 1 + a C g = m g + m a C

a C = w - m g m

a C = 756 - 68,1   x   9,8 68,1 = 1,30   m / s 2

Passo 4

Terceira Situação:

A balança ainda marca um peso de 534   N , que é menor que 667   N , ou seja, um peso menor que m g . Isso quer dizer que nesse instante há uma aceleração negativa, uma aceleração para baixo.

Como o elevador está subindo, quando ele freia para poder parar em algum andar, é necessária uma aceleração para baixo, então esse peso menor marcado pela balança está relacionado ao momento em que o elevador freia.

Podemos calcular essa aceleração responsável por frear o elevador, a F :

a F = w - m g m

a F = 534 - 68,1   x   9,8 68,1 = - 2   m / s 2

Então, são essas as conclusões que podemos tirar:

  • A massa da pessoa dentro do elevador é m = 68,1   K g
  • A aceleração com a qual o elevador sobe é a C = 1,3 m / s 2
  • Quando o elevador freia ele possui uma aceleração a F = - 2   m / s 2
  • Fechou? =)

    Resposta

    Conclusões:

  • A massa da pessoa dentro do elevador é m = 68,1   K g
  • A aceleração com a qual o elevador sobe é a C = 1,3 m / s 2
  • Quando o elevador freia ele possui uma aceleração a F = - 2   m / s 2

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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