Ef ég er um borð í hangandi lyftu og þrýsti höndum eða fótum með krafti á lyftugólfið, þyngist þá lyftan?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Ef ég er um borð í hangandi lyftu og þrýsti höndum eða fótum með krafti á lyftugólfið, þyngist þá lyftan?
Hér er nauðsynlegt að gera sér fyrst skýra grein fyrir hvað átt er við með því að lyftan þyngist. Þyngd hlutar er sama og þyngdarkrafturinn sem verkar á hlutinn og er í beinu hlutfalli við massa hlutarins. Þyngd lyftuklefans breytist því ekki við nein uppátæki manna inni í lyftunni, og þyngd þeirra breytist ekki heldur. Hins vegar er tiltekinn togkraftur í köplunum sem halda lyftunni uppi með öllu sem í henni er á hverjum tíma, og þessi kraftur getur breyst. Það getur komið út eins og lyftan sé að þyngjast eða léttast, til dæmis að massi sé að bætast í hana eða öfugt.

Þegar lyftan er kyrr eða hreyfist með jöfnum hraða er togkraftur bandsins sem heldur henni uppi jafnmikill og þyngd lyftukassans og þess fólks og farangurs sem er inni í henni. Það er þessi togkraftur sem má ekki verða of mikill því að þá slitna kaplarnir og lyftan fellur.

Farþegi í lyftunni getur breytt þessum togkrafti tímabundið með því að stökkva upp. Í uppstökkinu, meðan hún snertir enn gólfið, eykur hún þrýstikrafinn frá fótum sínum á gólfið, lyftuklefinn byrjar að hreyfast niður á við og þá eykst líka togkrafturinn í köplunum. Meðan hún er í loftinu og snertir ekki lyftuna, er togkrafturinn meiri en þyngd lyftuklefans og hann leitar því aftur upp á við. Þegar farþeginn lendir eykst þrýstingurinn á gólfið aftur í skamman tíma og jafnvægi kemst aftur á innan skamms ef farþeginn stekkur ekki meir. Ef allt er í lagi með lyftuna og hún er ekki í gangi mun hún enda aftur á sama stað eftir slík stökk.

Farþegi í lyftu getur breytt togkrafti bandsins sem heldur lyftunni uppi tímabundið með því að hoppa.

Með því að stökkva ítrekað upp í lyftu er hins vegar hægt að koma lyftunni á sveifluhreyfingu. Þá er lyftan „léttust“ (togkraftur í köplum minnstur) þegar hún er efst í sveiflu og „þyngst“ þegar þegar hún er neðst í sveiflunni. Það er þess vegna ekki ráðlegt að hoppa i í lyftu, sérstaklega ef hún er full.

Lesendur geta auðveldlega sannfærst um þau áhrif sem hér hefur verið lýst með því að stíga á vog. Krafturinn sem vogin mælir er að miklu leyti hliðstæður kraftinum í köplum lyftunnar. Þess vegna breytist aflesturinn ef stokkið er upp af voginni. Svoleiðis æfingar fara þó heldur illa með vogir og þess vegna mælum við hér á Vísindavefnum ekki með iðkun þeirra, enda dugir í rauninni að spyrna léttilega í vogina.

Fróðlegt er að bera þetta saman við svar Þorsteins Vilhjálmssonar við spurningunni Ef fluga er á mælaborði flugvélar og flýgur svo á loft, léttist flugvélin þá sem nemur þyngd flugunnar? Munurinn á þessum tveimur tilvikum er tvenns konar. Í fyrsta lagi er flugan svo miklu léttari en flugvélin að áhrif hennar á flugvélarskrokkinn eru hverfandi, en áhrif farþegans á lyftuna þurfa ekki að vera það, til dæmis ef farþeginn spyrnir hraustlega í gólfið.

Í öðru lagi er flugan gædd þeim hæfileika að geta flogið um án afláts, það er að segja látið loftið í flugvélinni halda sér uppi. Flug hennar er ekki tímabundið og flugvélin „léttist“ ekki á meðan, né heldur kemur fram nein sveifla í lóðréttri hreyfingu hennar. Farþeginn í lyftunni getur hins vegar ekki látið loftið halda sér uppi, stökk hans tekur stutta stund og tiltæki hans veldur sveiflum í sýndarþyngd lyftunnar.

Að lokum er rétt að árétta að maður getur ekki skapað viðbótarkraft til lengdar á kyrrstætt gólf með því að þrýsta á það af eigin rammleik; hann getur aðeins valdið tímabundnum sveiflum í kraftinum, sem verður hins vegar að meðaltali jafn þyngd mannsins.

Mynd:

• Wikimedia Commons. Sótt 5. 8. 2011.

...