Atividade/aula - Física - 1 ano - Prof Ezel - período de 22 à 26/06/20

Esta atividade/aula deve ser registrada em seu caderno!

TRABALHO - FORÇA e POTÊNCIA  na física.

Trabalho é uma grandeza física relacionada a transferência de energia devido a atuação de uma força. Realizamos um trabalho quando aplicamos uma força em um corpo e este sofre um deslocamento.

Para elucidar seus conhecimentos, assista o vídeo!

Apesar da força e do deslocamento serem duas grandezas vetoriais,ou seja, terem direção e sentido, o trabalho é uma grandeza escalar, ou seja, fica totalmente definida com um valor numérico e uma unidade.

A unidade de medida do trabalho no sistema internacional de unidades é o N.m. Essa unidade recebe o nome de joule (J).

Este nome é em homenagem ao físico inglês James Prescott Joule (1818-1889), que realizou importantes estudos no estabelecimento da relação entre trabalho mecânico e calor.

Trabalho e Energia

A energia é definida como a capacidade de produzir trabalho, ou seja, um corpo só é capaz de realizar um trabalho se possuir energia.

Por exemplo, um guindaste só é capaz levantar um carro (produzir trabalho) quando ligado a uma fonte de energia.

Da mesma forma, só conseguimos fazer nossas atividades normais, por que recebemos energia dos alimentos que ingerimos.

Força constante

Quando uma força constante atua em um corpo, produzindo um deslocamento, o trabalho é calculado usando-se a seguinte fórmula:

T = F . d . cos θ

Sendo,

T: trabalho (J)
F: força (N)
d: deslocamento (m)
θ: ângulo formado entre o vetor força e a direção do deslocamento

Quando o deslocamento acontece no mesmo sentido da componente da força que atua no deslocamento, o trabalho é motor. Ao contrário, quando ocorre em sentido contrário, o trabalho é resistente.

Exemplo:

Uma pessoa quer mudar a posição de um armário e para isso o empurra fazendo uma força constante e paralela ao chão, com intensidade de 50N, conforme figura abaixo. Sabendo que o deslocamento sofrido pelo armário foi de 3 m, determine o trabalho realizado pela pessoa sobre o armário, nesse deslocamento.

Solução:

Para encontrar o trabalho da força, podemos substituir diretamente na fórmula os valores informados. Observando que o ângulo θ será igual a zero, pois a direção e o sentido da força e do deslocamento são os mesmos.  

OBS: Existe uma tabela de seno e cosseno de todos os valores angulares.   Cos de 0°, por exemplo, é igual a praticamente 1.

Calculando o trabalho:

T = 50 . 3 . cos 0º
T = 150 J

Força variável

Quando a força não é constante, não podemos utilizar a fórmula acima. Contudo, verifica-se que o trabalho é igual, em módulo.

Trabalho da Força Peso

Todos os corpos nas proximidades da superfície da Terra, sofrem a atuação de uma força devido ao campo gravitacional terrestre.

Sendo assim, quando um corpo é abandonado de uma determinada altura, ele sofre um deslocamento provocado por esta força, chamada de força peso.

A força peso é calculada por P = m.g. Desta forma, podemos calcular o trabalho da força peso, com sendo:

T = m . g . h

Sendo,

T: trabalho (J)
m: massa do corpo (kg)
g: aceleração da gravidade (9,8 m/s²)
h: altura (m)

O trabalho da força peso não depende do caminho, ou seja, seu valor só depende do ponto inicial e final da trajetória.

Quando um corpo está caindo, o trabalho da força peso é motor, pois ela atua no mesmo sentido do deslocamento.

Se, ao contrário, o corpo estiver subindo, o trabalho é resistente, pois o peso atua no sentido contrário do deslocamento. A gravidade atuará de maneira negativa.

Exemplo:

Um corpo de massa igual a 4 kg é abandonado do alto de um prédio a uma altura de 12 m. Considerando o valor da aceleração da gravidade local igual a 9,8 m/s2, determine o trabalho produzido pela força peso no deslocamento do corpo até o chão.

Solução:

Para calcular o trabalho da força peso, basta multiplicar os valores indicados no enunciado. Como a força peso atua na mesma direção e sentido da deslocamento, o trabalho será positivo.

T = 4 . 9,8 . 12 = 470,4 J

Força Elástica

Quando esticamos ou comprimimos uma mola, verificamos que surge uma força que tenta fazer com que a mola volte a sua posição de equilíbrio.

Essa força, chamada de força elástica, não é constante e sua intensidade varia em função da deformação. 

Fonte: Toda Matéria - Brasil Escola - Vídeo; Trabalho - Brasil Escola