Análisis de la relación entre las magnitudes de las fuerzas Normal N y gravitacional mg sobre una persona en el interior de un ascensor.

1. Hugo Vizcarra Valencia
PIÉNSALO - FÍSICA EL ASCENSOR
Una persona está parada sobre una báscula de resorte en el interior de un ascensor. En estas condiciones la persona interactúa con la báscula y con la Tierra, por lo que sobre ella actúan dos fuerzas, la tracción gravitacional (peso de la persona) y la fuerza de reacción normal. En la figura N° 01 se representa el ascensor, la báscula y la persona, así como el DCL de la persona. La pregunta es ¿de qué depende la relación que hay entre las magnitudes de estas dos fuerzas?
En la figura N° 02 se organiza todos los posibles estados del movimiento del ascensor.
Estado del ascensor
Tiene aceleración
Su aceleración está dirigida hacia arriba
Su velocidad está dirigida hacia abajo
Su velocidad está dirigida hacia arriba
Su aceleración está dirigida hacia abajo
Su velocidad está dirigida hacia abajo
Su velocidad está dirigida hacia arriba
No tiene aceleración
Estáen reposo
Se mueve con velocidad constante
Su velocidad está dirigida hacia arriba
Su velocidad está dirigida hacia abajo
N
mg
Figura N° 01
Figura N° 02

2. Hugo Vizcarra Valencia
Recuerda que la relación entre las fuerzas está regulada por la segunda ley de Newton. Responde las siguientes preguntas para orientar la respuesta a la interrogante principal.
1. Para ingresar al ascensor o bajarte de él, este debe estar en reposo. ¿Cuál es su aceleración mientras se mantenga en reposo?
2. Gran parte del movimiento del ascensor se realiza con velocidad constante. ¿Cuál es su aceleración mientras sube con velocidad constante? ¿Cuál es su aceleración mientras baja con velocidad constante?
3. Si la aceleración del ascensor es nula, ¿qué relación hay entre las magnitudes de la normal 푁 y el peso 푚푔 de la persona?
4. ¿Cuál es la condición necesaria y suficiente que debe cumplir el ascensor para que la báscula indique 푁 = 푚푔?
5. Cuando utilizas el ascensor para ir a un piso superior, el ascensor debe aumentar su rapidez desde cero hasta alcanzar la rapidez constante con la que realiza el viaje. Mientras sube aumentando su rapidez, ¿tiene aceleración? Si la tiene, ¿cuál es su dirección?
6. Cuando el ascensor que viene subiendo va a llegar a su destino, debe reducir su rapidez hasta detenerse. Mientras sube reduciendo su rapidez, ¿tiene aceleración? Si la tiene, ¿cuál es su dirección?
7. ¿Cuál es la condición necesaria y suficiente que debe cumplir el ascensor para que la báscula indique 푁>푚푔?
8. ¿Cuál es la condición necesaria y suficiente que debe cumplir el ascensor para que la báscula indique 푁<푚푔?
9. Finalmente, ¿de qué depende la relación que hay entre las magnitudes de estas dos fuerzas 푁 y 푚푔?
a) De su velocidad
b) De su posición
c) De su aceleración
d) De su velocidad y aceleración
e) De su posición, velocidad y aceleración.
10. La siguiente gráfica representa el movimiento de un ascensor. Describe el movimiento y determina la relación entre las magnitudes de la fuerza normal 푁 y la fuerza gravitacional 푚푔 sobre la persona para cada tramo de la gráfica.
Imagen del ascensor: SEARS • ZEMANSKY / YOUNG • FREEDMAN
Física universitaria - Volumen 1
t (s)
y (m)
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J