Fisica 02 (Quesito Aperto) | Skakko-Math & Phys (Matematica/Fisica)

Una persona è appoggiata sopra una bilancia posta sul pavimento di un ascensore. Osserva che l’indice della bilancia segna un valore inferiore a quello che segnava ad ascensore fermo. Può stabilire il verso della velocità dell’ascensore?

8 Risposte a “Fisica 02 (Quesito Aperto)”

Prima di tutto è necessario fare una distinzione tra bilancia e pesapersone, infatti, quest’ultima non è una bilancia ma un dinamometro ed erroneamente viene chiamata bilancia. Ora, ipotizziamo che la persona abbia massa m e che la bilancia pesapersone sia fissata al pavimento. Dalla seconda legge di Newton abbiamo che la forza di accelerazione è uguale al peso (in questo caso della persona) sommato algebrica alla sua massa per l’accelerazione, quindi: Fa= P+(m*a)=m*(g+a). Da cui, si ricava che il peso apparente è leggermente inferiore ed è commisurata al modulo della forza di accelerazione, conoscendo la Fa si può facilmente ricavare l’accelerazione dell’ascensore, da cui si ricava poi la velocità. Se invece si tratta di una bilancia a due braccia, oppure di una bilancia a torsione, piuttosto che di una bilancia basata sul principio di Archimede, allora da lì non otterremo alcuna variazione di forza sulla quale giocare per calcolare l’accelerazione in quanto sono bilance ed in quanto tali misurano una massa che è una caratteristica universale di un corpo, mantiene sempre valore costante in qualunque punto dello spazio, mentre il suo peso può variare in funzione del valore locale di accelerazione di gravità. La massa può essere intesa come contenuto di materia di un corpo ed in quanto tale il corpo non varia la sua natura (e per natura non è da intendersi lo stato fisico, in quanto una mole di vapore ha sempre la stessa massa di una mole di acqua, ma composizione chimica) da un ambiente all’altro esso opporrà sempre la stessa forza di inerzia alla variazione del proprio stato mantenendo così costante il rapporto forza/accelerazione che è appunto la definizione di massa: quello che varia è la forza con cui è attratto ovvero il suo peso.

Adesso dopo questo exploi di spiegazione spero di non aver detto cavolate e di aver ragionto correttamente, attendo una risposta al più presto! =)

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Eccellente la tua premessa sulla distinzione tra bilancia e pesapersone, sul significato della massa e del peso. Complimenti davvero. Fa piacere incontrare uno Studente (o Studentessa) con un atteggiamento così professionale. Se tra un certo numero di anni tu svolgessi un’attività di insegnamento, me lo farai sapere, vero? Promesso?…
Penso che tu abbia capito bene, ma, se non sapessi come stanno le cose, farei un po’ di fatica a capire la tua spiegazione. Sapere ed aver capito non implica automaticamente saper spiegare in modo semplice e chiaro. In particolare, mi sembrerebbe utile qualche chiarimento, dove dici
“Fa = P + ( m * a ) = m * ( g + a ).
Da cui, si ricava che il peso apparente è leggermente inferiore”.
Se vuoi …. Senza fretta.

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Prima di tutto è necessario fare una distinzione tra bilancia e pesapersone, infatti, quest’ultima non è una bilancia ma un dinamometro ed erroneamente viene chiamata bilancia.
Ora, ipotizziamo che la persona abbia massa m e che la bilancia pesapersone sia fissata al pavimento.
Dalla seconda legge di Newton abbiamo che la forza di accelerazione è uguale al peso (in questo caso della persona) sommato algebrica alla sua massa per l’accelerazione, quindi: Fa= P+(m*a)=m*(g+a). Da cui, si ricava che il peso apparente è leggermente inferiore ed è commisurata al modulo della forza di accelerazione, conoscendo la Fa si può facilmente ricavare l’accelerazione dell’ascensore, da cui si ricava poi la velocità.
Nel caso in cui l’ascensore accelera verso il basso (tenendo comunque conto di una direzione positiva del vettore) si ha questa analoga relazione, nello specifico: Fa=P-m*a=m*(g-a) che è stata ricavata dalla seconda legge di Newton: Fa-P=m*a; ma avendo un valore di Fa negativo a causa della discesa dell’ascensore per mantenerlo positivo è sufficiente moltiplicare per -1 entrambi i membri; quindi ora si ha la formulazione matematica della seconda legge di Newton nella seguente forma P-Fa=m*a.
Nel caso in esame il peso apparente risulta minore, quindi se ne deduce che l’ascensore sta operando una discesa.
Se invece si tratta di una bilancia a due braccia, oppure di una bilancia a torsione, piuttosto che di una bilancia basata sul principio di Archimede, allora da lì non otterremo alcuna variazione di forza sulla quale giocare per calcolare l’accelerazione in quanto sono bilance ed in quanto tali misurano una massa che è una caratteristica universale di un corpo, mantiene sempre valore costante in qualunque punto dello spazio, mentre il suo peso può variare in funzione del valore locale di accelerazione di gravità.
La massa può essere intesa come contenuto di materia di un corpo ed in quanto tale il corpo non varia la sua natura (e per natura non è da intendersi lo stato fisico, in quanto una mole di vapore ha sempre la stessa massa di una mole di acqua, ma composizione chimica) da un ambiente all’altro esso opporrà sempre la stessa forza di inerzia alla variazione del proprio stato mantenendo così costante il rapporto forza/accelerazione che è appunto la definizione di massa: quello che varia è la forza con cui è attratto ovvero il suo peso.

La mia è semplice pignoleria, se dovessi intraprendere una via per me non congegnale come l’insegnamento te lo farò sapere, ma spererei in un lavoro meno noioso!
Comunque sai dove posso trovare un sito affidabile di meccanica quantistica? (anche in inglese non ho problemi con la lingua)

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Purtroppo devo dirti che la tua conclusione “Nel caso in esame il peso apparente risulta minore, quindi se ne deduce che l’ascensore sta operando una discesa” è sbagliata.
La risposta corretta è: NO, non si può dire quale sia il verso del moto dell’ascensore e neppure se la velocità sia istantaneamente diversa da zero, ma solo che l’accelerazione è orientata verso il basso.

Qualche minimo commento.

Un amico zoologo ha scoperto un vermiciattolo, che ora compare sulle enciclopedie con un nome latino, seguito dal nome dell’amico scienziato (un po’ come fosse “bacus calderolis” …). Il mio amico è veramente un appassionato di vermiciattoli, animaletti che alla maggior parte delle persone ispirano … scarsa simpatia. Credo si possa dedurre da questa ed altre innumerevoli osservazioni di persone, che svolgono, benissimo e con piacere, delle attività, di cui noi non ci occuperemmo volentieri, la risposta ad una domanda … ingenua: quali sono le cose interessanti? Non so se vale per tutti, ma, secondo me, le cose interessanti sono quelle di cui ci occupiamo seriamente.
Leggo che ritieni l’Insegnamento una attività “a te non congeniale”. Forse allora è bene che tu decida che farai dell’altro, qualsiasi cosa accada. Lo dico, perché mi pare che, quando affermi “spererei in un lavoro meno noioso!”, tu non lo escluda completamente. L’Istruzione richiede predisposizione e passione. Naturalmente ti auguro grandi soddisfazioni in altri settori.

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Molto semplicemente: è impossibile stabilire il verso della velocità dell’ascensore, dal momento che vi sono 2 casi in cui il valore della bilancia segnerà un valore inferiore a quello di partenza:
1-Nel caso in cui l’ascensore parta da fermo e scenda ai piani inferiori: in questo caso sarà presente un’accelerazione iniziale che porterà l’ascensore alla velocità di discesa (costante). Noteremo in questo caso che la bilancia segnerà un valore inferiore durante l’accelerazione citata.
2-Nel caso in cui l’ascensore stia salendo con velocità costante e deceleri fino a fermarsi. In questo caso la decelerazione dell’ascensore causerà una diminuzione apparente della forza di attrazione gravitazionale all’interno dell’ascensore, e di conseguenza, vi sarà un decremento del valore segnato dalla nostra bilancia.

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serve il dinanometro per stabilire in base al peso la salita o la discasa e fare calcoli diversi in base alla potenza del motore della forza del riduttore dello stato di usura dei vari componenti cinghie catene manutenzione usura e tutto ilresto.

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