Pes aparent

El pes aparent és la força que un cos eixercix sobre lo que siga que els sostinga (el sol, un assent, una soga, etc).^[1] Encara que se li cride «pes», és una força diferent al pes real, que és per la força que la gravetat. En el cas del pes aparent, es tracta d'una força que l'objecte eixercix sobre un atre, generalment un decorregut, i la seua magnitut varia si el sistema no es troba en equilibri, és dir, si té una acceleració distinta de zero, o si hi ha atres forces actuant en la mateixa direcció que la gravetat. Per la seua banda, el pes (real) és una força eixercida sobre l'objecte i la seua magnitut solament depén de la distància al centre de masses de la Terra (o de qualsevol siga el cos que eixercix l'atracció gravitatoria). El pes pot ser medit fàcilment utilisant una bàscula, i és la força que provoca que una persona «se senta» més o menys «pesada», degut a que experimenta els canvis en la força de reacció que li eixercix el sostingues quan la força eixercida sobre el mateix canvia.

Efecte de l'acceleració

Archiu:Peso aparente.png

Relació entre el pes aparent i el pes real dins d'un elevador

Moviment rectilíneo

Es pot trobar la magnitut del pes aparent d'un cos en trobar la força que la superfície o l'objecte que fa de sostingues eixercix sobre el cos a pesar utilisant la segona de les Lleis de Newton. Supongam que una persona de massa $m$ es posa sobre una bàscula dins d'un elevador en moviment rectilíneo, tal que les úniques forces que actuen sobre el subjecte són el seu pes i la força normal que eixercix la bàscula, segons la segona llei de Newton, i prenent el sentit positiu cap a dalt, es té:

$\sum F = n - m g = m a_{y}$

a on $n$ és la força normal eixercida per la bàscula, $g$ l'acceleració deguda a la gravetat, i $a_{y}$ és l'acceleració vertical del sistema. Resolent l'equació per a $n$ es pot trobar la força normal:^[2]

$n = m (g + a_{y})$

Per la tercera llei de Newton, la força que eixercix la persona sobre la bàscula, el seu pes aparent, és igual en magnitut a la força normal que eixercix la bàscula sobre la persona, de modo que es fa visible cóm el pes aparent depén de l'acceleració $a_{y}$ , donant-se quatre situacions: $a_{y} > 0$ , el sistema es mou en una acceleració positiva (cap a dalt), el pes aparent és major al pes real; $- g < a_{y} < 0$ , el sistema es mou en una acceleració negativa (cap a avall), el pes aparent és menor al pes real; $a_{y} = - g$ , el sistema es troba en caiguda lliure, per lo que no hi ha força normal i la persona experimenta una ingravidez aparent, és dir sent que no té pes; i $a_{y} = 0$ , el sistema es troba en equilibri, és dir en repòs o en velocitat constant, per lo que $n = m g$ , és dir que el pes aparent del subjecte és igual al seu pes real.

Moviment circular

Lo mateixa ocorre durant un moviment circular. Suponent un cos en moviment circular vertical a on solament actuen la força centrípeta i la gravetat, la força eixercida sobre el mateix pot obtindre's d'igual forma que en el moviment rectilíneo partint de la segona llei de Newton, tenint en conte la direcció i sentit de la força que sosté al cos (força normal o de tensió, per eixemple), i reemplaçant l'acceleració $a_{y}$ per acceleració centrípeta $a_{c}$ de modo que és possible utilisar la seua relació la velocitat tangencial. És possible notar este efecte fàcilment en un parc de diversions, per eixemple en pujar-se a una montanya russa. Utilisant novament la segona llei de Newton, es pot trobar que la força normal que eixercix l'assent sobre la persona en la part inferior del rull és major que en la part superior. Esta és la raó de que una persona es «senta més pesada» quan esta començant o acabant el regrés que quan aplega a la part més elevada del gir, el seu pes aparent és major per la força centrípeta.

Tenint en conte açò, llavors és possible vore que dir que el pes aparent és igual el pes real quan el sistema està en equilibri, és en realitat una aproximació. Açò ocorre en considerar que la Terra és un sistema de referència inercial, pero en realitat no ho és. En prendre en conte la rotació terrestre, qualsevol objecte en la superfície està en moviment circular al voltant de l'eix terrestre, en lo que es pot trobar que el pes aparent indicat per una bàscula en la superfície de la Terra és menor al pes real per la gravetat. No obstant, en l'Equador, a on l'efecte és màxim, l'error que es comet en supondre que la superfície terrestre és un marc inercial és propenc al 0,3 %, és dir, el pes indicat per la bàscula en l'Equador és a penes 0,3 % menor que el pes real.^[3]

Efecte d'atres forces

El pes aparent també es veu afectat per l'acció de forces encara si l'objecte a pesar es troba en equilibri, ya que es tracta de la força que eixercix el cos sobre lo que siga que ho sostinga. Una forma senzilla de vore-ho és si en estar parat sobre una bàscula, una persona pren algun objecte. La llectura de la balança ya no indicarà el pes de la persona, sino el d'ella més el de l'objecte, per lo que la força que la persona eixercix sobre la bàscula és major al seu pes. Açò pot resultar prou evident i per tant és ben sabut que abans d'utilisar una bàscula per a pesar-se, una persona deu deixar tots els objectes que duga damunt. Pero hi ha casos a on tal volta no resulta tan clar, com quan l'objecte a pesar se sumergix dins d'un decorregut, especialment dins d'un líquit, ya que este eixercix sobre qualsevol objecte sumergit en ell una força d'espente cap a dalt igual al pes del decorregut desplaçat per l'objecte sumergit, lo que es coneix com el principi de Arquímedes.^[4] Segons açò, i aplicant la segona llei de Newton a un sistema en equilibri compost per un objecte que penja d'una bàscula i està sumergit total o parcialment en un decorregut, com l'espente és cap a dalt, el pes aparent que medix la bàscula és la diferència entre el pes real l'objecte i l'espente eixercit pel decorregut, és dir que és menor al pes real de l'objecte.

Referències

↑ Beiser (2004). Schaum's outline of theory and problems of applied physics, 4.ª edició, McGraw Hill. OCLC 53821560. ISBN 0-07-142611-6.
↑ Freedman; Young, {{{nom2}}} (2013). Física universitària, 13.ª edició, Pearson. OCLC 859357616. ISBN 978-607-32-2124-5.
↑ Resnick; Halliday, David; Krane, Kenneth S. (2002). Física, 4.ª edició, Grup Editorial Pàtria. OCLC 689510265. ISBN 970-24-0257-3.
↑ Serway; Jewett, John W. Jr. (2008). Física per a ciències i ingenieries Vol. 1. 7i., Cengage Learning Editors S.A. de C.V. OCLC 958555094. ISBN 978-607-481-357-9.

Este artícul conté una traducció derivada de «Peso aparente» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Beiser (2004). Schaum's outline of theory and problems of applied physics, 4.ª edició, McGraw Hill. OCLC 53821560. ISBN 0-07-142611-6.

[2] Freedman; Young, {{{nom2}}} (2013). Física universitària, 13.ª edició, Pearson. OCLC 859357616. ISBN 978-607-32-2124-5.

[3] Resnick; Halliday, David; Krane, Kenneth S. (2002). Física, 4.ª edició, Grup Editorial Pàtria. OCLC 689510265. ISBN 970-24-0257-3.

[4] Serway; Jewett, John W. Jr. (2008). Física per a ciències i ingenieries Vol. 1. 7i., Cengage Learning Editors S.A. de C.V. OCLC 958555094. ISBN 978-607-481-357-9.

[1]

[2]

[3]

[4]