¿Cuáles son las fuerzas a considerar a lo largo del experimento virtual?
En primer lugar, cuando el sistema está en reposo, encontramos en la caja la fuerza gravitatoria, el peso, dirigida hacia abajo. Sin embargo, y puesto que está sumergida en agua, este peso se halla contrarrestado en parte por la fuerza de empuje que responde al principio de Arquímedes. Compensando este peso “aparente”, aparece la fuerza normal, que responde a la tercera ley de Newton (“principio de acción y reacción”), y se da como consecuencia de la fuerza que ejerce la caja sobre la superficie del fondo marino. El caso del esquimal es completamente análogo salvo por el hecho de que no hay fuerza de empuje: aparecen el peso y la fuerza normal a la superficie. En cuanto a la cuerda, podemos considerar la tensión nula en este caso, ya que no está tirante.
Cuando el esquimal quiere emplear fuerza para elevar la caja, entran en juego para él: la fuerza de rozamiento estático con el suelo, que es la que le permite caminar (siempre que no se sobrepase su valor máximo, caso en el que se resbalaría); la fuerza de su propio peso; la normal, en sentido contrario al peso y que lo contrarresta y la fuerza que aplica para avanzar y permitir que la caja ascienda, que hace que aparezca tensión en la cuerda.
A lo largo del proceso de subida de la caja, las fuerzas relevantes para ésta son: la tensión de la cuerda (debida a la fuerza con la que tira el esquimal), el empuje (si la caja se encuentra dentro del agua) y el peso de la caja.
En el caso de que la caja comience a descender (debido a que la fuerza ejercida por el esquimal no es suficiente para que prosiga el ascenso), las fuerzas implicadas son las anteriores con las siguientes diferencias: desaparece la fuerza que aplica el esquimal (ya que se resbala y no puede aplicarla) y aparece la fuerza de rozamiento dinámico sobre el esquimal (en sentido contrario a su desplazamiento y debida a que se desliza). Además, ahora, la tensión a la que está sometida la cuerda se debe a la fuerza de rozamiento dinámico.
Finalmente, cuando la caja vuelve a estar en el fondo del mar, el esquimal continúa con su movimiento hacia el borde del iceberg según la segunda ley de Newton, viéndose sometido al frenado que le impone la fuerza de rozamiento dinámico. Si alcanzara el borde del iceberg, desaparecería la fuerza normal con el suelo y se produciría su caída.