O observador no elevador com aceleração do Exemplo 5.8 diria que o “peso” do peixe é
, a marcação da balança, mas esta resposta está errada, obviamente. Por que esta observação difere daquela de uma pessoa fora do elevador, em repouso com relação à Terra?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um peixe dentro de um elevador que está acelerando, e a balança marca um peso
. A pergunta é por que essa leitura
é diferente do que uma pessoa que está de fora do elevador, parado na Terra, iria ver. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de peso real e peso aparente, além de como a aceleração do elevador afeta essas medições.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre peso real. O peso real de um objeto é a força gravitacional que a Terra exerce sobre ele, e é calculado pela fórmula:
onde:
-
é o peso, -
é a massa do objeto, -
é a aceleração da gravidade (aproximadamente ).
Esse é o peso que uma pessoa fora do elevador, que está em repouso em relação à Terra, sentiria.
Passo 3
Agora, vamos considerar o peso aparente dentro do elevador que está acelerando. Quando o elevador está acelerando para cima com uma aceleração
, a força total que a balança precisa exercer para suportar o peixe é maior, porque além do peso real, ela também precisa compensar a aceleração extra. A fórmula para o peso aparente
é:
Se o elevador acelera para baixo, a fórmula seria:
Isso significa que a leitura da balança vai variar dependendo da aceleração do elevador.
Passo 4
Porém, a pessoa fora do elevador não sente essa aceleração adicional. Ela vê apenas o peso real
. A diferença ocorre porque a pessoa dentro do elevador está em um referencial não inercial (em aceleração), enquanto a pessoa fora está em um referencial inercial (sem aceleração). No referencial acelerado do elevador, sentimos forças fictícias que alteram a leitura da balança.
Resposta
Assim, a observação do peso
dentro do elevador difere da observação externa porque o elevador está acelerando. Essa aceleração faz com que o peso aparente
inclua a força adicional da aceleração, diferente do peso real que uma pessoa fora do elevador percebe. Por isso, a balança no elevador não está mostrando o peso verdadeiro do peixe, mas sim um peso modificado pela aceleração do sistema.