Trabalho da força constante

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 F_x 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 F_x atua no sentido oposto ao do deslocamento, ou seja, a força está dificultando o deslocamento do ponto material no qual está agindo.

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

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.