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:
  • 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 P = m,g,, essa força e, num caso geral, ela corresponde à força normal. Se você está parado num elevador parado, essa força normal é exatamente
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 P = m,(g - a), para baixo, a equação fica:
sum F = m,arelativa Longrightarrow P - m,g = -m,a,,
Isso vem de escrever a segunda lei de Newton na direção vertical:
logo .

Passo 4

Para que o peso seja nulo ( m,(g - a) = 0 Longrightarrow a = g, ), basta ter
Ou seja, você deve estar acelerando para baixo com exatamente . Isso ocorre em duas situações principais:
  1. 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.
  2. 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).

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