Problema del ascensor: considerando la fuerza normal sobre un cuerpo en el interior mientras se calcula la fuerza neta sobre el sistema

Siempre puede (¡y debe!) dibujar un Diagrama de cuerpo libre para el problema dado (al menos en este nivel de física, en niveles más altos, el Lagrangiano es más informativo, pero FBD TODAVÍA son útiles incluso entonces), y esto le dirá exactamente cómo las fuerzas afectan la aceleración de un objeto; esto es importante porque la suma de esas fuerzas debe satisfacer la Segunda Ley de Newton para un objeto dado

$\sum \vec{F} = m\vec{a}$

independientemente de que sean internos o no. Tiene razón en que las fuerzas internas no hacen un trabajo neto, pero lo que se ha escrito en la solución parece ser en realidad la suma de dos ecuaciones, a saber, una para m y otra para el ascensor M, en realidad no creo que el$F_N$el término debe aparecer en esta suma ya que debe cancelarse.

Explícitamente tenemos (abajo es negativo, arriba es positivo):

Masa más pequeña:

$F_N - mg = ma$

Ascensor:

$F-F_N - Mg = Ma$

La suma entonces da:

$F - (m+M)g= (m+M)a$

TAMBIÉN, debe tener en cuenta que la pregunta no pregunta nada sobre el trabajo realizado por la fuerza normal (que es la fuerza interna), solo sobre el trabajo realizado por el cable, que claramente es una fuerza externa.

Tiene razón en que la fuerza normal es irrelevante al calcular la aceleración general del sistema, que es equivalente a un objeto de masa.$M + m$ser acelerado por una fuerza$F$.

Sin embargo, la historia es diferente cuando se calcula el trabajo , porque se calcula el trabajo realizado en la cabina, no el trabajo realizado en el sistema. En este caso, existe una fuerza normal ejercida hacia abajo por el bloque sobre el suelo del ascensor que actúa en dirección opuesta a la dirección general de desplazamiento.

Piénselo de esta manera: si ignorara la fuerza normal, eso implicaría que el trabajo realizado por el cable (que es igual a$Fd$) se transfiere completamente a una cabina de masa$M + m$. Esto es claramente falso, porque solo parte de la energía va a la cabina. El resto va al bloque.

En resumen: cuando dibuje el DCL para la cabina, debe notar que hay una fuerza normal que apunta hacia abajo ejercida por el bloque (con una magnitud igual a la fuerza normal del piso sobre el bloque), que realiza un trabajo negativo.