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Misurare l'accelerazione dell'ascensore attraverso il peso apparente

Impara a misurare l'accelerazione dell'ascensore osservando i cambiamenti del peso apparente.

Mingyuan Shi, Yu Shi

― 4 leggere min


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Indice

Quando un Ascensore si muove, il peso di un oggetto dentro sembra cambiare. Questo succede a causa di una forza chiamata inerzia che agisce sull'oggetto a causa dell'Accelerazione dell'ascensore. In pratica, più l'ascensore va su o giù velocemente, più l'oggetto si sente più pesante o più leggero.

In questo articolo, vedremo come misurare l'accelerazione di un ascensore esaminando questo cambiamento di peso, o come lo chiamiamo, il "peso apparente." Per fare questo, possiamo usare una semplice bilancia per ottenere letture mentre l'ascensore è in movimento.

Come Cambia il Peso Apparente

Quando stai in un ascensore in movimento, il tuo corpo si sente diverso a seconda che l'ascensore stia accelerando, rallentando o si muova a velocità costante. Questo cambiamento avviene perché l'ascensore non si sta solo muovendo ma sta anche accelerando.

Per esempio, quando un ascensore sale, potresti sentirti più pesante. Quando scende, potresti sentirti più leggero. Queste sensazioni dipendono da come la forza di gravità e la forza di accelerazione lavorano insieme.

Impostare l'Esperimento

Per misurare come cambia il peso apparente in un ascensore, possiamo condurre un semplice esperimento. Ecco come puoi farlo:

  1. Prendi un Ascensore: Trova un ascensore adatto per l'esperimento.

  2. Raccogli l'Attrezzatura: Avrai bisogno di una bilancia e di un oggetto da pesare. Un libro pesante funziona bene, insieme a un telefono cellulare per tenere traccia del tempo.

  3. Misura il Peso Iniziale: Prima di entrare nell'ascensore, metti il libro pesante sulla bilancia per ottenere il suo peso quando l'ascensore non si muove.

  4. Registra Durante il Movimento: Porta la bilancia e il libro nell'ascensore. Mentre l'ascensore si muove, registra un video che mostra le letture sulla bilancia e il tempo dal tuo telefono.

  5. Ripeti: Assicurati di ripetere questo processo più volte per risultati migliori.

Analizzare i Dati

Una volta che hai raccolto le letture, puoi analizzare come cambia il peso apparente nel tempo. Cerca schemi mentre l'ascensore si sposta da un piano all'altro.

Cambiamenti di Peso con il Movimento dell'Ascensore

Quando l'ascensore inizia a muoversi, accelera, causando l'oggetto sulla bilancia a sentirsi più pesante. Questa è la prima fase, dove il peso apparente aumenta.

Man mano che l'ascensore continua a muoversi a un ritmo costante, il peso apparente si stabilizza. Questa è la seconda fase, dove il peso torna alla normalità.

Poi, quando l'ascensore rallenta, l'oggetto potrebbe sentirsi più leggero. Questa è la terza fase, dove il peso apparente diminuisce di nuovo fino a quando l'ascensore si ferma.

Se l'ascensore si ferma a metà, aggiunge un elemento extra alle nostre letture. Possiamo vedere come il peso apparente cambia di nuovo durante la pausa e poi quando l'ascensore ricomincia a muoversi.

Effetti della Direzione

La direzione in cui si muove l'ascensore influisce anche su come senti il peso.

  • Salendo: Se l'ascensore sale, la velocità e il peso si sentono più pesanti all'inizio e poi tornano alla normalità quando raggiunge una velocità costante. Durante il rallentamento, ti sentirai più leggero fino a quando l'ascensore si ferma.

  • Scendendo: Se l'ascensore scende, ti sentirai più leggero all'inizio. Poi, potrebbe sembrarti più pesante mentre rallenta prima di fermarsi.

Tuttavia, quando invertiamo il processo-cioè scambiamo i piani di partenza e di arrivo-anche i modelli del cambiamento del peso apparente si invertono, ma le magnitudini rimangono le stesse.

L'Importanza di Comprendere l'Accelerazione

Sapere come l'accelerazione influisce sul peso può aiutarci a capire di più su come, non solo gli ascensori, ma anche altri oggetti in movimento come aerei e razzi funzionano.

Per esempio, quando un aereo accelera lungo una pista, i passeggeri si sentono spinti indietro nei loro sedili. Questo è simile a come una persona si sente più pesante in un ascensore in accelerazione.

In uno shuttle spaziale, mentre accelera lontano dalla Terra, gli astronauti sperimentano l'assenza di peso durante certe fasi del volo.

Conclusione

Possiamo utilizzare efficacemente il concetto di peso apparente e il semplice strumento di una bilancia per misurare quanto velocemente accelera un ascensore. Osservando i cambiamenti di peso, possiamo raccogliere spunti sul funzionamento degli ascensori e di altri sistemi in movimento.

Questo semplice esperimento non solo migliora la nostra comprensione della fisica, ma dimostra anche come esperienze quotidiane, come salire su un ascensore, siano collegate a principi scientifici.

Attraverso esperimenti del genere, otteniamo un quadro più chiaro di come le forze interagiscono e come modellano le nostre esperienze nel mondo che ci circonda.

Fonte originale

Titolo: Measuring the acceleration of an elevator by using the apparent weight of an object inside it

Estratto: An accelerating elevator changes the apparent weight of any object inside it from the original weight, as measured inside the elevator, because the acceleration causes an inertial force on it. For any object in a running elevator, the variation of the acceleration of the elevator causes the variation of the apparent weight of the object. We have studied the time dependence of the apparent weight of the object and thus the acceleration of the elevator. For chosen initial and final floors, we measured the apparent weight of an object by using an electronic scale inside the elevator, and shot the readings of the scale and a watch during the movement of the elevator. Then we analyzed the data collected from the recorded video. If the initial and final floors are exchanged, the variations of the weight and acceleration are, respectively, same in magnitudes and opposite in signs. The experiments indicate that for the elevator to go directly from a floor to another, the process consists of periods with variable acceleration, constant acceleration, uniform motion, variable deceleration, constant deceleration and variable deceleration consecutively. If there are pauses during the movement, each pause causes an additional process consisting of periods with deceleration, stop and acceleration, replacing the original period of constant motion. Depending on the distance to the destination, the elevator reduces or diminishes the periods of constant acceleration and uniform motion.

Autori: Mingyuan Shi, Yu Shi

Ultimo aggiornamento: 2024-07-31 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2408.07077

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2408.07077

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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