Voy a explicarlo con un ejemplo mucho más sencillo: un ascensor que acelera hacia arriba. Imagínese a una persona en una escala en un ascensor que acelera hacia arriba. ¿Qué mostraría la báscula?
Para responder a esta pregunta, debemos observar a la persona desde una sistema de referencia inercial como la Tierra. Para un observador en tierra, la fuerza resultante (neta) sobre la persona en el ascensor es:
$$\vec{F}_\text{net} = m a \hat{\jmath}$$
donde la dirección positiva de la vertical $\hat{\jmath}$ se define hacia arriba (lejos del centro de la Tierra). En términos de segunda ley de Newton
$$\sum_{i} \vec{F}_i = m \vec{a}$$
la fuerza resultante está en el lado derecho de la ecuación, ya que es una consecuencia, y todas las fuerzas que actúan sobre la persona están en el lado izquierdo de la ecuación. Cuando se piensa en el movimiento, nunca hay que mezclar causalidad (lado izquierdo) y consecuencia (lado derecho). ¿Qué fuerzas actúan ahora sobre la persona que está en el ascensor? Serían la fuerza gravitatoria de la Tierra y la fuerza normal del suelo (escala), por lo tanto
$$\vec{n} + \vec{w} = \vec{F}_\text{net}$$
donde la escala mide la magnitud de la fuerza normal. Dado que la fuerza gravitatoria se define como:
$$\vec{w} = -mg \hat{\jmath}$$
la fuerza normal en este ejemplo es
$$\vec{n} = m(a+g) \hat{\jmath}$$
En otras palabras, la escala mediría
$$N = m(a+g)$$
que también se conoce como peso aparente . La persona en el ascensor se sentiría más pesada al acelerar hacia arriba y más ligera al acelerar hacia abajo. En un caso extremo en el que el ascensor acelera hacia abajo a $\vec{a} = -g \hat{\jmath}$ que corresponde a la caída libre, la persona no sentiría ningún peso.
¿Cuál es la definición de peso?
No existe una definición estricta de peso o peso aparente . Véase el debate relacionado: ¿Existe una definición formal de peso aparente? En el contexto de este ejemplo, he llamado peso a la fuerza gravitatoria que encontrará en la mayoría de los libros de texto, pero que yo sepa no existe una definición estricta del peso . No hay que preocuparse por la terminología, sino por comprender qué fuerzas actúan sobre un objeto y, a partir de ahí, sacar conclusiones.
