Sob que circunstâncias seu peso seria nulo? Sua resposta depende de um referencial?
Passo 1
O exercício pergunta “sob que circunstâncias seu peso seria nulo?” e “isso depende do referencial?”.
Conteúdo da matéria: dinâmica (forças, peso aparente e gravidade).
Vamos precisar:
Conteúdo da matéria: dinâmica (forças, peso aparente e gravidade).
Vamos precisar:
- Definição de peso (força de contato que sentimos, fisicamente é a força normal de apoio).
- Conceito de referencial (inercial vs. não inercial) e aceleração.
Passo 2
Antes de mais nada, o que é “peso”?
Na física, o peso de um corpo é a força de contato que o corpo exerce sobre seu suporte (por exemplo, o chão ou a balança). Denotamos por essa força e, num caso geral, ela corresponde à força normal. Se você está parado num elevador parado, essa força normal é exatamente
Na física, o peso de um corpo é a força de contato que o corpo exerce sobre seu suporte (por exemplo, o chão ou a balança). Denotamos por
onde
-
é sua massa, -
é a aceleração da gravidade.
Passo 3
Mas, se você estiver num referencial não inercial (por exemplo, dentro de um elevador acelerando para baixo), a força que a balança lê – seu “peso aparente” – muda. Em geral, quando o elevador acelera com aceleração
para baixo, a equação fica:
Isso vem de escrever a segunda lei de Newton na direção vertical:
logo
.
Passo 4
Para que o peso seja nulo (
), basta ter
Ou seja, você deve estar acelerando para baixo com exatamente
. Isso ocorre em duas situações principais:
- Queda-livre: você e o elevador (ou qualquer cápsula) caem sem resistência do ar, acelerando a
. Dentro, você “flutua” porque não há contato de apoio. - Espaço profundo sem gravidade significativa: lá
, então mesmo sem aceleração adicional, .
Passo 5
Sim, a resposta depende de referencial. Num referencial inercial “fixo” na Terra (ignorando a rotação e resistência do ar), peso nulo só em queda-livre. Num referencial que já esteja acelerando para baixo a
, até em repouso ali você sentiria
.
Resposta
Seu peso é nulo sempre que você e o suporte estiverem em queda-livre (ou num referencial acelerado para baixo com
), ou em regiões onde
. E sim: essa conclusão só faz sentido ao especificar o referencial (inercial versus não inercial).