He estado muy confundido acerca de esto desde hace algún tiempo. Sabemos que cuando un ascensor acelera hacia arriba, el peso aparente de un cuerpo colocado en su interior es igual a la fuerza normal que ejerce el ascensor y esta fuerza actúa en dirección hacia arriba. Pero, ¿por qué esta lógica no es válida para las fuerzas de flotación en los fluidos, aunque sean las fuerzas normales presentes en los fluidos y actúen en dirección ascendente? Por ejemplo, supongamos que una persona está sumergida en una piscina, entonces el agua ejercerá una fuerza de flotación sobre la persona y esa fuerza será igual al peso del agua desplazada. Pero, ¿por qué esta fuerza reduce el peso aparente del cuerpo, a diferencia de la fuerza en el ascensor? Porque el peso aparente de un cuerpo es, por definición, igual a la fuerza normal sobre el cuerpo y yo' He leído que en el caso de los fluidos esta fuerza normal es la fuerza de flotación, entonces ¿por qué el peso aparente no es igual a la fuerza de flotación? Por ejemplo, si un cuerpo pesa 10 N y está completamente sumergido en agua de manera que la fuerza de flotación (que aquí es la fuerza normal) = 8 N, ¿no debería el peso aparente = 8 N también? ¿Hay otras fuerzas, que me son desconocidas, jugando un papel aquí? (Curiosamente, en una pregunta similar hecha aquí, una respuesta dijo que el peso aparente de un cuerpo completamente sumergido es igual a la fuerza de flotación; mientras que otra fuente dijo que el peso aparente será igual a la diferencia entre el peso real y la fuerza de flotación Entonces, ¿cuál es el correcto?). También, ¿Qué pasaría si un objeto se coloca en una báscula que está encima del agua que sale disparada de una fuente (y acelera)? Creo que debido a que es análogo al caso del ascensor, la máquina de pesaje registraría un aumento de masa (es decir, el peso aparente sería mayor), ¿estoy en lo correcto?
Pregunta adicional: leí que una vez que un cuerpo se sumerge por completo en un fluido, la fuerza de flotación que experimenta no cambia. Entonces, ¿por qué se nos hace cada vez más difícil empujar el objeto hacia el fondo?
En el escenario del ascensor, el marco del ascensor se acelera; por lo tanto, cuando dibuja el diagrama de cuerpo libre, con respecto al elevador, la pseudo fuerza actúa hacia abajo (opuesta a la dirección en la que se acelera el marco). Por lo tanto, el peso aparente aumenta a medida que la pseudofuerza se suma al peso de la persona.
Supongamos que la aceleración del ascensor es y la masa del cuerpo es , entonces el peso aparente del cuerpo en el marco del elevador es -
En el segundo escenario, la fuerza de flotación actúa en dirección hacia arriba, porque la fuerza de flotación siempre se dirige contra el gradiente de presión, es decir, la dirección en la que la presión disminuye. (Al igual que un campo eléctrico dirigido en la dirección en la que disminuye el potencial) Por supuesto, la fuerza de flotación ejercida es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo (que es el principio de Arquímedes); pero -
Dibujar el DCL en el segundo caso produce el peso del cuerpo que actúa hacia abajo y la fuerza de flotación que actúa hacia arriba. Esto da como resultado que el peso disminuya (ya que la fuerza de flotación se resta del peso, no se suma) y no aumenta.
Digamos que la fuerza de flotación que actúa sobre el cuerpo es y el peso real es , el peso neto del cuerpo (actuando en la dirección hacia abajo) entonces sería -
Por eso el peso aparente del cuerpo en el líquido disminuye.
(Esto es considerando que la densidad del cuerpo es mayor que la densidad del líquido, en el caso de que sea opuesta (el cuerpo no se hunde sino que flota parcialmente), las señales de y se intercambian y la fuerza neta actúa en dirección hacia arriba. En otro escenario donde el peso del cuerpo es igual a la fuerza de flotación, la fuerza neta sobre el cuerpo entonces es cero, por lo tanto, flota estando completamente sumergido)
Tenga en cuenta que un cuerpo pierde peso en un líquido que es igual al peso del líquido desplazado por él/igual a la fuerza de flotación.
En cuanto a la pregunta de bonificación, busque la respuesta a esta pregunta: https://physics.stackexchange.com/a/296537/134658
En el caso de un cuerpo sumergido en un líquido, el cuerpo acelera pero el marco no, por lo que la aceleración resultante debida a la gravedad no cambia. Simplemente podemos escribir la ecuación para el movimiento, pero en el caso de un cuerpo acelerado en un ascensor, el marco acelera y, por lo tanto, la aceleración resultante debido a los cambios de gravedad y como el marco no es inercial, tendremos que incluir una pseudo fuerza. en el diagrama de cuerpo libre.
probablemente_alguien
El Que Debe Ser Nombrado
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