Qual seria a magnitude e a direção da aceleração que tornam a leitura da balança zero?
A magnitude da aceleração que faria com que a balança fosse zero é igual à aceleração da gravidade, $g =9,8 m/s^2$. A direção desta aceleração deve ser verticalmente para baixo.
Quando a balança está em repouso, a leitura na balança é igual ao peso do objeto que está sendo pesado. Esse peso é igual à força da gravidade que atua sobre o objeto, que é dada pela equação:
$$W =mg$$
onde:
- $W$ é o peso do objeto em newtons (N)
- $m$ é a massa do objeto em quilogramas (kg)
- $g$ é a aceleração da gravidade em metros por segundo ao quadrado (m/s²)
Se a balança estiver acelerando para baixo a uma taxa de $g$, a força da gravidade que atua sobre o objeto será neutralizada pela força de inércia que atua sobre o objeto. Esta força de inércia é dada pela equação:
$$F =ma$$
onde:
- $F$ é a força de inércia em newtons (N)
- $m$ é a massa do objeto em quilogramas (kg)
- $a$ é a aceleração do objeto em metros por segundo ao quadrado (m/s²)
Como a força da gravidade e a força de inércia são iguais em magnitude e direções opostas, a força resultante que atua sobre o objeto será zero. Isso significa que o objeto permanecerá em repouso em relação à balança e a leitura na balança será zero.