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Elevador em queda: É possível se salvar?

Muitos acreditam que para se salvar de um elevador em queda, basta saltar instantes antes de ele atingir o solo. Seria isso possível? Confira aqui toda a Física por trás dos elevadores e mate sua curiosidade enquanto revisa um dos assuntos que mais cai em diversos vestibulares.

Autor Representação de uma pessoa Denis Data Representação de um calendário 13/06/2019 Tempo Representação de um relógio 7min  de leitura

Um elevador é definido como um equipamento utilizado para transportar corpos verticalmente. Você, muito provavelmente, já o utilizou pelo menos uma vez em sua vida.

Elevadores

Agora imagine, você está dentro de um desses equipamentos e os cabos de suporte se rompem! O que você faria?

Bom, muitos acreditam que bastaria saltar instantes antes de o elevador colidir com o chão. Seria isso um mito popular ou realmente uma forma de se salvar?

A Física responde! Mas para chegar a essa resposta, precisamos primeiro entender como a Física funciona dentro de um elevador.

Equilíbrio de Forças em um Elevador

Primeiramente, precisamos entender as forças que atuam sobre um corpo dentro de um elevador. A intensidade dessas forças depende do tipo de movimento do elevador.

Existem 3 tipos de movimento:

  • Movimento Unifome (MU)

  • Movimento Uniformemente Variado (MUV) com aceleração direcionada verticalmente para cima.

  • – Movimento Uniformemente Variado (MUV) com aceleração direcionada verticalmente para baixo.

Veremos agora, cada um desses movimentos em detalhes.

Movimento Retilíneo Uniforme

Um movimento uniforme é aquele onde a velocidade se mantém constante, ou seja, a aceleração é nula.

Como sabemos da 2ª Lei de Newton: Se a aceleração de um corpo é nula, as forças que atuam sobre esse corpo também devem se anular.

Dentro de um elevador, existem duas forças que atuam sobre você.

  • – A força Peso exercida pela atração gravitacional do planeta Terra. Essa força está sempre direcionada para o centro do planeta.

  • – A força Normal exercida pelo chão do elevador. Essa força é direcionada verticalmente para cima.

Como citado, essas duas forças devem se anular, ou seja, elas devem possuir o mesmo módulo.

Diagrama de forças de uma pessoa dentro de um elevador em movimento uniforme.

MUV com Aceleração direcionada para cima

Um movimento uniformemente acelerado é aquele realizado com uma aceleração constante.

Novamente, da 2ª Lei de Newton sabemos que se um corpo possui uma aceleração, uma força resultante deve atuar sobre ele na mesma direção e sentido dessa aceleração.

Existem dois casos em que a aceleração do elevador está direcionada para cima:

  • – Subindo de forma acelerada.

  • – Descendo de forma retardada (desacelerando).

Em ambos os casos, a força resultante sobre você deve estar direcionada para cima. Portanto, a Normal deve ser maior que o Peso (N > P).

Diagrama de forças de uma pessoa dentro de um elevador em movimento uniformemente variado com aceleração para cima.

MUV com Aceleração direcionada para baixo

Existem dois casos em que a aceleração do elevador está direcionada para baixo:

  • – Descendo de forma acelerada.

  • – Subindo de forma retardada (desacelerando).

Em ambos os casos, a força resultante sobre você deve estar direcionada para baixo. Portanto, o Peso deve ser maior que a Normal (P > N).

Diagrama de forças de uma pessoa dentro de um elevador em movimento uniformemente variado com aceleração para baixo.

Peso dentro de um Elevador

Como sabemos, a balança é um instrumento usado para medir a massa de um objeto.

Pessoa se pesando em uma balança.

Na verdade, o que ela mede é a força aplicada sobre ela e divide essa pelo valor da aceleração gravitacional.

Massa mostrada na balança = Força exercida sobre a balança / Aceleração da gravidade (g)

Essa força exercida sobre a balança, ao contrário do que muitos imaginam, não é a força Peso de um corpo, mas sim a força Normal.

Tá, mas o que isso tem a ver com elevadores?

Como a força Peso depende apenas da nossa massa e da distância que estamos do centro do planeta, ela se mantém praticamente constante.

Logo, a força que pode variar, dependendo do movimento do elevador, é a força Normal.

Sendo assim, a sua massa, mostrada por uma balança dentro de um elevador, pode variar:

  • – Se o elevador estiver parado ou se movendo com velocidade constante (MU), a massa mostrada na balança será idêntica à sua massa real.

  • – Se o elevador estiver se movimentando com aceleração direcionada para cima, a massa mostrada na balança será maior do que sua massa real, pois a força Normal é maior do que o seu Peso.

  • – Se o elevador estiver se movimentando com aceleração direcionada para baixo, a massa mostrada na balança será menor do que sua massa real, pois a força Normal é menor do que o seu Peso.

Como funciona um salto?

Você já parou para pensar em como conseguimos saltar?

Em geral, a força Peso e a Normal que atuam sobre nós se anulam:

Diagrama de forças dos pés de uma pessoa.

Porém, podemos exercer sobre o chão uma força extra. Quando fazemos isso, a força de reação do chão aumenta, ou seja, a Normal aumenta.

Diagrama de forças dos pés de uma pessoa momentos antes de uma salto.

Nesse caso, a força Normal se torna maior que o Peso, ou seja, a força resultante que atua sobre nós está direcionada para cima, causando uma aceleração nessa direção e, consequentemente, permitindo o salto.

Tá, mas seria esse salto suficiente para me salvar de um elevador em queda?

Elevador em Queda

Toda corpo em queda livre está sujeito apenas à aceleração da gravidade, ou seja, 9,8 m/s².

Vamos supor que você esteja no sétimo andar de um edifício, a 20 metros de altura. Então, você entra no elevador, e do nada as cordas se rompem.

Podemos utilizar os dados acima para calcular a velocidade com que o elevador atingiria o chão. Desprezando a resistência do ar, a velocidade final do movimento vale:

Velocidade Final ² = Velocidade Inical ² + 2 *Aceleração * Distância de Queda

Velocidade Final ² = (0) ² + 2 * 9,8 m/s² * 20 m

Velocidade Final = 19,8 m/s

Em condições normais, um atleta consegue atingir uma velocidade vertical de até 2,45 m/s durante um salto.

Isso quer dizer que, mesmo que você esteja em condições físicas ótimas para realizar tal salto e que esse salto seja realizado no momento correto… Você ainda atingiria o chão a uma velocidade de:

19,8 m/s – 2,45 m/s = 17,35 m/s

Essa velocidade de impacto equivale a uma queda de 15 metros (aproximadamente 5 andares). Portanto, você provavelmente ainda morreria com a queda.

Porém, podemos perceber que, de qualquer forma, saltar diminui sim a velocidade de queda, mesmo que por muito pouco. Logo, caso a altura da queda fosse menor, a diferença entre saltar ou não saltar, poderia definir se o acidente seria ou não fatal.