برای حل این مسئله ابتدا باید مفاهیم کلیدی را بررسی کنیم. شخصی که وارد آسانسور می‌شود و به طبقات بالاتر می‌رود، نیرویی را از طرف آسانسور دریافت می‌کند. کار نیرویی که آسانسور به شخص وارد می‌کند برابر با تغییر انرژی مکانیکی شخص خواهد بود.

اطلاعات داده‌شده:

• جرم شخص = $m_1 = 70 \, \text{kg}$
• جرم کوله‌پشتی = $m_2 = 5 \, \text{kg}$
• گرانش $g = 10 \, \text{m/s}^2$
• مسافت طی‌شده در مدت ۲ ثانیه از طبقات پنجم تا هفتم، ۶ متر است.

مراحل حل:

1. محاسبه نیروی وارد بر شخص توسط آسانسور: نیروی وارد بر شخص شامل نیروی وزن و نیرویی است که آسانسور برای حرکت به بالا به شخص وارد می‌کند. نیروی وزن شخص و کوله‌پشتی به شرح زیر است:

   $F_{\text{weight}} = (m_1 + m_2) \cdot g = (70 + 5) \cdot 10 = 750 \, \text{N}$

2. محاسبه کار انجام‌شده توسط نیرو: کار انجام‌شده توسط نیرویی که آسانسور به شخص وارد می‌کند، برابر با ضرب نیرو در مسافت طی‌شده است. چون آسانسور با سرعت ثابت حرکت می‌کند، نیرویی که آسانسور به شخص وارد می‌کند معادل نیروی وزن شخص است (که این نیرو با نیروی گرانشی معادل است).

   $W = F_{\text{lift}} \cdot d = 750 \cdot 6 = 4500 \, \text{J}$

بنابراین، کار نیرویی که آسانسور به شخص وارد می‌کند برابر با ۴۵۰۰ ژول است.

سوالات بیشتر:

1. اگر سرعت آسانسور تغییر می‌کرد، آیا کار انجام‌شده توسط نیرو تغییر می‌کرد؟
2. اگر جرم شخص یا کوله‌پشتی بیشتر می‌شد، کار انجام‌شده چگونه تغییر می‌کرد؟
3. چگونه می‌توانیم نیروی وارد بر شخص را در آسانسورهایی که حرکت شتاب‌دار دارند محاسبه کنیم؟
4. آیا محاسبه کار در مورد نیروهای وارد بر آسانسور نیز مشابه است؟
5. اگر آسانسور حرکت می‌کرد و در پایان حرکت شتاب داشت، چگونه کار تغییر می‌کرد؟

نکته: در صورتی که سرعت آسانسور تغییر کند (مثلاً در حرکت شتاب‌دار)، باید تغییرات انرژی را با استفاده از قوانین انرژی و کار محاسبه کنیم.