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Transcrição de vídeo

o que eu quero fazer nesse vídeo pensar sobre como a força normal pode ser diferente em cenários diferentes e já que meu filho de dois anos e meio obcecado por elevadores pensei que poderia me concentrar neles então eu desenquadrar os cenários aqui e nós podemos imaginar los quase que acontecendo em algum tipo de sequência nessa primeira figura que eu vou assumir que a velocidade é igual a zero o outro modo de pensar nisso é que o elevador está parado tudo o que vamos falar nesse vídeo estou falando na direção vertical e essa é a única dimensão que vamos utilizar portanto isso é 0 metros por segundo na direção vertical outro modo de pensar sobre isso é este objeto não está em movimento agora também isso pode ser meio óbvio pra vocês mas nessa figura que a aceleração dele também é 0 metros por segundo ao quadrado então digamos que eu estou situado nesse elevador transparente e pressiona o botão e o elevador começa a acelerar pra cima então nessa tela que vamos supor que a aceleração seja 2 metros por segundo ao quadrado e utilizei a convenção de que positivo significa para cima e negativo significa para baixo nós vamos operar somente nessa dimensão um aqui eu poderia escrever dois metros por segundo ao quadrado vezes o vetor de unidade e j mas eu vou apenas deixar como está isso então nos diz que estamos nos movendo na direção ascendente vamos dizer que fazemos isso por um segundo e então chegamos essa tela bem aqui então nós não tivemos velocidade nós entramos em movimento aceleramos isso é 2 metros por segundo metros por segundo quadrado é 2 metros por segundo isto aqui é aceleração então fazemos isso durante um segundo e aí no final de um segundo paramos de acelerar então aqui assim que chegamos a essa pequena tela aqui nossa aceleração volta 60 metros por segundo ao quadrado na direção j embora vocês não precisem anotar isso porque é só a 0 mesmo mas agora nós temos alguma velocidade só pra manter a simplicidade digamos que essa tela durou um segundo e portanto a nossa velocidade agora vai ser 2 metros por segundo na direção j ou na direção ascendente em seguida façamos isso por 10 segundos então a uma velocidade constante nós percorremos pelo menos 20 metros tivemos um pequeno deslocamento enquanto aceleramos também mas ao nos aproximarmos de nossos andar o elevador ainda precisa desacelerar então ele desacelera que essa aceleração e 2 metros por segundo 2 metros por segundo quadrado negativos na direção j portanto agora ele está acelerando para baixo precisa diminuir a velocidade para retornar à posição estática então o que eu quero fazer é pensar sobre qual seria a força normal a força que o piso do elevador está exercendo sobre mim em cada uma dessas situações vamos supor que estamos operando perto da superfície da terra então em cada uma dessas situações se assumirmos que estamos operando perto da superfície da terra eu sofra algum tipo de atração gravitacional da terra ea terra sofre algum tipo de atração gravitacional de minha parte tão digamos que estou vamos apenas simplificar os cálculos digamos que eu sou um bebê e peso 10 quilos então talvez seja o meu filho apesar de achar que ele pesa uns 12 quilos mas vamos manter isso simples assim a deixe me esclarecer que ele não pesa 10 quilos e seria errado ele tem uma massa de 10 quilos peso é a força resultante da gravidade mas se a quantidade de matéria quantidade de matéria existentes a massa desse bebê nesse elevador é de 10 quilos mas qual é a força da gravidade ou outro modo de pensar nisso qual é o peso da pessoa bem nessa vinheta aqui é a massa vezes o campo gravitacional próximo à superfície da terra menos 9,8 metros por segundo ao quadrado o sinal negativo aqui informa que ele está se deslocando para baixo então você multiplica 10 quilos ea força descendente a força da gravidade vai ser 10 vezes 9,8 metros por segundo ou quadrado negativos então 98 mil tons negativos e eu poderia dizer que ele vai se deslocar na direção j qual vai ser a força descendente da gravidade aqui vai ser a mesma coisa nós ainda estamos próximos à superfície da terra vamos supor que o campo gravitacional é mais ou menos constante embora saibamos que levaria um pouco conforme a distância do centro da terra mas quando estamos falando da superfície que conhecemos ela é mais ou menos constante então nós assumiremos que temos exatamente a mesma força da gravidade ali a massa dessa pessoa massa desse bebê não varia conforme sob alguns andares então vai ter a mesma força de gravidade se deslocando para baixo em cada uma dessas situações nessa primeira situação bem aqui essa pessoa não apresenta aceleração se ele não tenha aceleração nenhuma direção e nós estamos apenas nos preocupando com a direção vertical aqui isso significa que não deve haver nenhuma força resultante agindo sobre eles com isso vem da primeira lei de movimento de newton mas se não há nenhuma força atuando sobre eles deve haver alguma força que anule essa força porque se não houvesse nada mais haveria uma força resultante da gravidade e esse pobre bebê despencaria para o centro da terra aquela força resultante nessa situação é a força do piso do elevador que apoia o bebê assim aquela força seria uma força igual mas na direção oposta e nesse caso ela seria força normal então nesse caso a força normal é 98 mil tubos na direção j então ele se anula por completo não a força resultante sobre essa pessoa ela consegue manter sua velocidade constante de zero e não despenca para o centro da terra agora qual é a força resultante sobre esse indivíduo bem aqui esse indivíduo está acelerando ao máximo geração ocorrendo aqui então deve haver algum tipo de força resultante agora vamos pensar qual deve ser a força resultante sobre essa pessoa ou esse bebê eu diria a força resultante vai ser a massa desse bebê vai ser 10 quilos vez a aceleração desse bebê vezes dois metros por segundo ao quadrado é igual a 20 quilos metros por segundo ao quadrado que é o mesmo que 20 mil tons a força resultante é de 20 mil tons para cima então se já temos a força resultante da gravidade de 98 mil tons para baixo precisamos de uma força que além de anular aqueles noventa e oito mil tons para baixo também exerça mais 20 mil tons da direcção ascendente aqui então nós precisamos de uma força para que o elevador desloca o bebê para cima a 2 metros por segundo vocês têm uma força resultante positiva de 20 mil tons ou 20 mil tons na direção ascendente ou outra forma de pensar sobre isso é que se você tem 98 newtons negativos aqui você vai precisar de 20 a mais na direção positiva então agora você vai precisar de 118 mil tons na direção j aqui portanto quando o elevador está acelerando para cima aquela força normal é agora 20 mil tons a mais do que anteriormente e é isso que promove a aceleração do bebê agora vamos pensar sobre essa situação não há aceleração mas nós temos velocidade então aqui estávamos parados e aqui nós temos velocidade vocês podem ser levados a pensar que talvez eu tenha alguma força maior aqui porque estou me deslocando para cima e eu tenho alguma velocidade para cima mas lembre se da primeira lei de movimento de newton se você está uma velocidade constante incluindo a velocidade constante 0 não há nenhuma força resultante atuando sobre você esse bebê aqui uma vez que o bebê alcança esse estágio as forças resultantes vão parecer idênticas bem aqui se vocês estiverem tanto nesse elevador como nesse elevador presumindo que não estejam esbarrando em nada vocês não seriam capazes de notar a diferença pois seu corpo é sensível à aceleração seu corpo não pode sentir a velocidade se não tiver a ou nenhum padrão de referência ou nada que vocês possam ver passando por vocês o bebê não sabe se está em posição estática ou se está em velocidade constante ele seria capaz de notar isso sentir aquela compressão no corpo e é isso que o seu sistema nervoso e sensível ou sua percepção é sensível mas isso aqui é idêntico a primeira situação ea primeira lei de newton nos diz que não há força resultante atuando sobre eles é exatamente como na primeira situação a força normal a força do elevador sobre os sapatos desse bebê vai ser idêntica força para baixo resultante da gravidade então a força normal aqui vai ser 98 newtons não se anula completamente a força negativa de 98 mil tons mais uma vez desloca se na direcção j á direcção j positivo quando estamos quase chegando ao nosso andar o que está acontecendo mais uma vez nós temos a aceleração resultante de dois metros por segundo negativo novamente qual é a força resultante aqui a força resultante bem aqui vai ser a massa do bbb 10 quilos vezes dois metros por segundo negativos e esta bem aqui está na direcção j aquela é a direção vertical lembre se de que j é apenas o vetor da unidade na direção vertical voltada para cima então dois metros por segundo ao quadrado negativos na direção j é igual a 20 quilos metros por segundo ao quadrado negativos na direção j ou 20 mil tons negativo na direção j a força resultante sobre isso é menos 20 mil tons então nós temos a força da gravidade menos 98 mil tons na direção j então não estamos fazendo a compensação total disso porque ainda vamos ter uma força negativa resultante enquanto a criança estiver desacelerando e aquela força negativa resultante é uma força negativa resultante de -20 então nós apenas teremos uma força normal de 78 nilton saque que neutraliza tudo com exceção de 20 mil tons da força resultante da gravidade portanto isso aqui vai ser 78 newton se na direcção j portanto eu realmente quero que vocês pensem sobre isso na próxima vez que estiver em um elevador o único momento em que vocês percebem que algo está ocorrendo é quando o elevador só está realmente acelerando ou desacelerando quando está só acelerando vocês se sentem um pouco mais pesados e quando está só desacelerando vocês se sentem um pouco mais leves e eu quero que você reflita um pouco sobre o porquê disso porém enquanto ele se desloca a uma velocidade constante ou está parado vocês sentem como se apenas estivessem parados em algum lugar na superfície do planeta