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Trabalho da força constante

O trabalho é a quantidade de energia gasta na execução de uma atividade, e sua intensidade é determinada pelo produto da força pelo deslocamento.

Vejamos a figura abaixo. Nela, vamos considerar que uma força constante de intensidade atue no bloco, que consideraremos como sendo um ponto material, fazendo com que ele sofra um deslocamento d.

Ainda com base na figura acima, podemos determinar o trabalho realizado pela força (τ) no decorrer do deslocamento, fazendo o produto da força aplicada no ponto material pelo deslocamento sofrido pelo ponto material e pelo cosseno do ângulo que se forma entre as orientações do vetor força e deslocamento. A equação que nos permite calcular o trabalho realizado é a seguinte:

τ = F.d .cosθ

Um estudo da equação que define o trabalho permite escrever o seguinte:

Se 0° ≤ θ <90°, o trabalho realizado pela força é positivo, e é realizado pela força cuja componente Fx atua no sentido do deslocamento, ou seja, a força está favorecendo o deslocamento no qual está atuando.

Se 90°< θ ≤180°, o trabalho realizado é negativo, e é realizado pela força cuja componente Fx atua no sentido oposto ao do deslocamento, ou seja, a força está dificultando o deslocamento do ponto material no qual está agindo.

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Gráfico do trabalho negativo

Se o deslocamento d e a força F possuem direções perpendiculares entre si, nesse caso, o trabalho é nulo, isto é, não há componente Fx na direção do deslocamento sofrido pelo bloco. A força não influencia no deslocamento do ponto material e, portanto, não há a realização de trabalho.

Gráfico do trabalho nulo

Unidades do trabalho no SI – o joule (J)

Se a força de módulo F = 1 N é exercida na mesma direção e sentido do deslocamento de módulo d = 1m, sendo o ângulo θ = 0°, cos 0° = 1, então o trabalho realizado por essa força é:

τ= 1N.1m .1
τ= 1 N.m

Lembrando que o produto N.m é chamado de joule (J) em homenagem a James Prescott Joule.

O trabalho é a energia gasta na execução de uma tarefa e é obtida pelo produto da força pelo deslocamento
O trabalho é a energia gasta na execução de uma tarefa e é obtida pelo produto da força pelo deslocamento
Publicado por: Joab Silas da Silva Júnior
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Lista de Exercícios

Questão 1

(UEMG) Uma pessoa arrasta uma caixa sobre uma superfície sem atrito de duas maneiras distintas, conforme mostram as figuras (a) e (b). Nas duas situações, o módulo da força exercida pela pessoa é igual e mantém-se constante ao longo de um mesmo deslocamento.

Considerando a força F, é correto afirmar que:

a) o trabalho realizado em (a) é igual ao trabalho realizado em (b).

b) o trabalho realizado em (a) é maior que o trabalho realizado em (b).

c) o trabalho realizado em (a) é menor que o trabalho realizado em (b).

d) não se pode comparar os trabalhos, porque não se conhece o valor da força.

Questão 2

(UESPI) Um bloco de 2 Kg é puxado com velocidade constante por uma distância de 4 m em um piso horizontal por uma corda que exerce uma força de 7 N fazendo um ângulo de 60º acima da horizontal. Sabendo que Cos(60º) = 0,5 e Sen(60º) = 0,86, o trabalho executado pela corda sobre o bloco é de:

a) 14,0 J.

b) 24,0 J.

c) 28,0 J.

d) 48,1 J.

e) 56,0 J.

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