Asansörün veya liftin düz hareketine Newton yasalarının uygulanmasına örnek.

Asansörün veya liftin doğrusal hareketine Newton yasalarının uygulanmasıyla ilgili 4 soru örneği.

1. Kütlesi 50 kg olan bir kişi asansörde bulunmaktadır. Yerçekimi ivmesi = 10 m/s²²Asansör katının kişiye uyguladığı normal kuvvetin büyüklüğünü belirleyiniz, eğer:
(a) sessiz asansör
(b) asansör sabit bir hızla aşağı doğru hareket eder
(c) Asansör 5 m/s² ivmeyle yukarı doğru hareket ediyor.²
(d) Asansör 5 m/s² ivmeyle aşağı doğru hareket ediyor.²
(e) serbest düşüş asansörü
Pembahasan
Bilinen :
Kişinin kütlesi (m) = 50 kg
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/s²
Kişinin ağırlığı (w) = mg = (50)(10) = 500 Newton
Cevab :
(a) sessiz asansör
Asansör hareketsizdir, ivmesi yoktur (a = 0). 
Yukarı doğru yönelen kuvvet pozitif, aşağı doğru yönelen kuvvet negatiftir.
(b) asansör sabit bir hızla aşağı doğru hareket eder
Asansör sabit hızda hareket ediyor, ivme yok (a = 0).
Yukarı doğru yönelen kuvvet pozitif, aşağı doğru yönelen kuvvet negatiftir.
(c) Asansör 5 m/s² ivmeyle yukarı doğru hareket ediyor.²
Asansör, 5 m/s²'lik bir ivme (a) ile yukarı doğru hareket ediyor.²
Asansörün hareket yönüyle aynı yöndeki kuvvet pozitif, asansörün hareket yönünün tersine olan kuvvet ise negatiftir.
N – w = ma
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 Newton
Normal kuvvetin büyüklüğü (N) ağırlığa (w) eşittir; bu nedenle asansör yukarı doğru hareket ettiğinde, kişinin vücudu daha ağır hisseder. Başka bir deyişle, asansör yukarı doğru hareket ettiğinde, kişinin hissedilen ağırlığı artar. Kişi bir terazinin üzerinde duruyorsa, asansör yukarı doğru hareket ettiğinde terazi kişinin kütlesinin daha büyük olduğunu gösterecektir.
(d) Asansör 5 m/s² ivmeyle aşağı doğru hareket ediyor.²
Asansör 5 m/s²'lik bir ivme (a) ile aşağı doğru hareket ediyor.²
Asansörün hareket yönüyle aynı yöndeki kuvvet pozitif, asansörün hareket yönünün tersine olan kuvvet ise negatiftir.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(5)
N = 500 – 250
N = 250 Newton
Asansör aşağı inerken, kişinin vücudu daha hafif hisseder. Başka bir deyişle, asansör aşağı inerken, kişinin hissedilen ağırlığı artar. Eğer kişi bir terazinin üzerinde duruyor olsaydı, asansör aşağı inerken terazi daha düşük bir kütle gösterirdi.
(e) serbest düşüş asansörü
Serbest düşüş halindeki bir asansör, asansörün aşağı doğru hareket ettiği ve asansörün ivmesinin (a) yerçekimi ivmesine (g) eşit olduğu anlamına gelir. Örneğin, g = 10 m/s²² o halde a = 10 m/s²
Asansörün hareket yönüyle aynı yöndeki kuvvet pozitif, asansörün hareket yönünün tersine olan kuvvet ise negatiftir.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(10)
N = 500 – 500
N = 0
Asansör serbest düşüşteyken, kişinin hissedilen ağırlığı sıfırdır. Başka bir deyişle, kişi kendini ağırlıksız olarak algılar. Eğer kişi bir terazinin üzerinde duruyor olsaydı, asansör aşağı doğru hareket ederken terazi kütlesinin sıfır olduğunu gösterirdi. Bu durum, yerçekimsiz bir uzayda olmaya benzer.

2. Kütlesi 2000 kg olan asansör destek kablosuna etki eden gerilme kuvvetinin büyüklüğünü belirleyin, eğer:
(a) sessiz asansör
(b) Asansör 5 m/s² ivmeyle aşağı doğru hareket ediyor.²
(c) Asansör 5 m/s² ivmeyle yukarı doğru hareket ediyor.²
(d) serbest düşüş asansörü
Yerçekimi ivmesinin (g) 10 m/s² olduğunu varsayalım.²
Pembahasan
Bilinen :
Kaldırma kütlesi (m) = 2000 kg
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/s²
Kaldırma ağırlığı (w) = mg = (2000)(10) = 20.000 Newton
Cevab :
(a) sessiz asansör
Asansör hareketsizdir, ivmesi yoktur (a = 0). 
Yukarı doğru yönelen kuvvet pozitif, aşağı doğru yönelen kuvvet negatiftir.
Asansör hareketsizken, halattaki gerilim kuvveti (T) = asansörün ağırlığı (w) = 20.000 Newton'dur.
(b) Asansör 5 m/s² ivmeyle aşağı doğru hareket ediyor.²
Asansör 5 m/s²'lik bir ivme (a) ile aşağı doğru hareket ediyor.²
Asansörün hareket yönüyle aynı yöndeki kuvvet pozitif, asansörün hareket yönünün tersine olan kuvvet ise negatiftir.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20.000 – (2000)(5)
T = 20.000 – 10.000
T = 10.000 Newton
Asansör aşağı doğru hareket ettiğinde, halat üzerindeki gerilim kuvveti (T), asansör durduğundakinden daha küçük olur.
(c) Asansör 5 m/s² ivmeyle yukarı doğru hareket ediyor.²
Asansör, 5 m/s²'lik bir ivme (a) ile yukarı doğru hareket ediyor.²
Asansörün hareket yönüyle aynı yöndeki kuvvet pozitif, asansörün hareket yönünün tersine olan kuvvet ise negatiftir.
T – w = ma
T = w + ma
T = 20.000 + (2000)(5)
T = 20.000 + 10.000
T = 30.000 Newton
Asansör yukarı doğru hareket ettiğinde, halat üzerindeki gerilim kuvveti (T), asansör hareketsiz haldeyken olduğundan daha büyük olur.

(d) serbest düşüş asansörü
Serbest düşüş halindeki bir asansör, asansörün aşağı doğru hareket ettiği ve asansörün ivmesinin (a) yerçekimi ivmesine (g) eşit olduğu anlamına gelir. Örneğin, g = 10 m/s²² o halde a = 10 m/s²
Asansörün hareket yönüyle aynı yöndeki kuvvet pozitif, asansörün hareket yönünün tersine olan kuvvet ise negatiftir.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20.000 – (2000)(10)
T = 20.000 – 20.000
T = 0
Bir asansör serbest düşüşteyken, halattaki gerilim (T) sıfır olur. Halattaki gerilim asansörün ağırlığına eşit olduğundan, halattaki gerilim sıfır olduğunda asansörün ağırlığı da sıfır gibi görünür. Bu durum, bir cismin yerçekimsiz bir vakumda veya yerçekimi kuvvetinin olmadığı uzayda bulunduğu duruma benzer.

[İngilizce : Asansörde Newton'un hareket yasasının uygulanması]

3. Kütlesi 60 kg olan bir kişi, aşağı doğru 3 m/s² ivmeyle hareket eden bir asansörde bulunmaktadır.^-2Dünya üzerindeki yerçekimi ivmesi 10 m/s² ise...^-2O halde, asansör katının kişiye uyguladığı normal kuvvetin büyüklüğü şöyledir:

180 K
B. 200 N
C. 340 N
D.420K
Doğu 600 Kuzey

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Kütle (m) = 60 kg
Kişi ve asansörün ivmesi (a) = 3 m/s²
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/s²

Yerçekimi (w) = mg = (60)(10) = 600 Newton
Sorulan: normal kuvvet (N)
Cevap :

Asansörde bulunan bir kişiye etki eden iki kuvvet vardır: yerçekimi (w) ve asansör katının kişiye uyguladığı normal kuvvet (N). Üç vektörel nicelik vardır: yerçekimi, normal kuvvet ve asansör ivmesi. Yerçekimi aşağı doğru, normal kuvvet yukarı doğru ve asansör ivmesi aşağı doğru yönlüdür. Aşağı doğru yönlü vektörel niceliğin pozitif, yukarı doğru yönlü vektörel niceliğin ise negatif işareti seçilmiştir.

∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Newton
Doğru cevap D şıkkıdır.

4. Kütlesi 40 kg olan Reza, yukarı doğru hareket eden bir asansörde bulunmaktadır. Asansör zemininin Reza'nın ayaklarına uyguladığı kuvvet 520 N ve yerçekimi ivmesi 10 m/s² ise,^-2O halde asansörün ivmesi şöyledir…

A. 1,0 ms^-2
B. 1,5 ms^-2
Yaklaşık 2,0 ms^-2
D. 2,5 ms^-2
E. 3,0 ms^-2

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Kütle (m) = 40 kg
Normal kuvvet (N) = 520 N
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/s²

Yerçekimi kuvveti (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Sorulan soru: Asansörün ivmesi
Cevap :
∑F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/s²
Asansörün ivmesi 3 m/s²'dir.²Negatif işaret, asansörün yukarı doğru hareket ettiğini gösterir.
Doğru cevap E şıkkıdır.

Soru kaynağı:

Lise/Meslek Lisesi İçin Ulusal Fizik Sınavı Soruları