Todos hemos oído decir que para levantar un objeto de masa $m$ tienes que aplicar una fuerza $F$ igual a su peso $mg$ . Pero ¿no está recibiendo la fuerza igual a su peso de la superficie a la que está unido (fuerza normal). ¿Por qué está dispuesto a cambiar ese estado de equilibrio recibiendo la misma fuerza de nosotros que de la superficie? (Consideremos la situación sin ninguna resistencia) . Creo que debemos aplicarle un poco más de fuerza para moverlo incluso con velocidad constante al menos al principio y equilibrar la fuerza de gravedad después.
Respuestas
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jeraldo
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En realidad depende de su definición de "ascensor".
Si por elevación se entiende que el objeto deje de ejercer presión sobre la superficie que tiene debajo, entonces la fuerza que hay que aplicar tiene que ser exactamente igual a su peso, no más.
Si por elevación se entiende que el objeto no sólo deje de ejercer presión sobre la superficie que tiene debajo, sino que se aleje de ella, entonces habrá que aplicar una fuerza que no sólo supere el peso del objeto, sino que también lo acelere un poco para que empiece a alejarse. Sin al menos una pequeña aceleración inicial, el objeto no se moverá.
(En el mundo físico real™, el objeto se alejará de la superficie incluso si intentas el primer escenario, en parte debido a las corrientes de aire, vibraciones, etc. y en parte porque no puedes aplicar una fuerza que sea exactamente igual al peso: necesariamente variará ligeramente con el tiempo debido a las vibraciones de tu aparato de elevación. Así, mientras la fuerza que apliques sea inferior al peso del objeto, no verás ningún efecto, pero en el primer momento en que la fuerza supere ligeramente el peso del objeto, éste se moverá).
Baron Mingus
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En la superficie de un planeta con atmósfera, tienes dos cosas que te ayudan: La flotabilidad del objeto (básicamente el peso del aire al que sustituye), y suponiendo que el planeta esté girando y no te encuentres en uno de los polos, la fuerza centrífuga.
Así, para levantar un objeto, basta con aplicar una fuerza ligeramente inferior al peso, porque hay dos efectos que le ayudan.
Esto se notará mucho si intentas levantar un globo lleno de aire. El aire pesa unos gramos, pero para eso no hace falta hacer fuerza. Con 100 kg de hierro, sólo se sustituyen unos 12 litros de aire que pesan unos 15-16 gramos, así que la diferencia es ínfima.
PS. Vea la respuesta de Adrian para una tercera fuerza que le ayude.
PS. Alguien podría afirmar que todas estas fuerzas sólo deberían sumarse a la fuerza que uno mismo aplica. La fuerza centrífuga es diferente. No es una fuerza, es sólo un efecto del objeto que intenta moverse en línea recta, cuando debido a la rotación de la Tierra, por ejemplo, todos los objetos que descansan sobre la superficie se mueven en realidad a gran velocidad a lo largo de un círculo, no en línea recta.
Art of FITZ
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1
Desde un punto de vista computacional, una fuerza es un número de coma flotante, no un entero. Con números de coma flotante, no tiene mucho sentido decir cosas como x es igual a y, porque x e y pueden diferir una cantidad muy pequeña, tan pequeña que algunos lo consideren igual y otros lo consideren diferente. Si programas:
float x;
....
if (x == 1.23) ...entonces la cláusula if puede que nunca sea verdadera, porque x puede acercarse mucho a 1.23, pero nunca ser igual. Normalmente se codificaría algo como
if (x <= 1.23)o:
if (x > 1.22 and x < 1.24) ...Para tu pregunta, si quieres "levantar" un objeto de masa m con una aceleración a muy pequeña, la fuerza ascendente necesaria F = m x a puede ser muy pequeña, donde algunos pueden considerarla como fuerza "cero" o "ninguna" y otros como una fuerza considerablemente distinta de cero.
Todo se reduce a lo que entiendas por "igual".
James
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353
Quizá hayas oído hablar de la segunda ley del movimiento de Isaac Newton...
$F=ma$
donde
$F=$ fuerza neta sobre un objeto
$m=$ masa del objeto
$a=$ aceleración del objeto
En tu pregunta, planteas una situación en la que la fuerza neta sobre el objeto es nula. La fuerza debida a la gravedad (peso) es igual y opuesta a tu fuerza de elevación. Puedes ver usando la ecuación que si $F=0$ entonces también $a=0$ .
El objeto no puede empezar a moverse con una aceleración nula. Por lo tanto, permanecerá inmóvil. Si su fuerza de elevación es mayor que el peso, entonces la fuerza neta será mayor que cero y el objeto comenzará a acelerar hacia arriba. La magnitud de la aceleración dependerá tanto de la fuerza neta como de la masa del objeto.
darkserith
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Su conclusión es correcta. Para hacer que el objeto se mueva debes aplicar inicialmente una fuerza mayor que el peso del objeto para acelerarlo desde el reposo. Después puedes reducir la fuerza hasta igualar el peso del objeto y éste seguirá subiendo a la velocidad que había alcanzado mientras lo acelerabas.
En la práctica será imposible aplicar una fuerza que sea en todo momento exactamente igual al peso del objeto, por lo que lo que ocurrirá en realidad es que la velocidad del objeto variará y habrá que hacer continuamente pequeñas correcciones a la fuerza.
Si quieres una respuesta más precisa, también debes tener en cuenta:
1) La resistencia al aire, cuyo efecto dependerá del tamaño y la forma del objeto, de su velocidad en relación con el aire por el que se desplaza, de la presión y el contenido de humedad del aire, etc.
2) La flotabilidad, cuyo efecto dependerá del volumen del objeto y de su densidad.
