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Trabalho e energiaResumo e Exercícios
Trabalho = Variação de energia.Logo, se há trabalho, há energia e energia quer dizer possibilidade
de movimento. Trabalho mecânico: Variação de energia causada por uma força. W = F. d . cos θ , Onde: W = Trabalho F = Força d = Deslocamento Trabalho é medido em joule (J), força em newton (N) e deslocamento em metros (m).Obs: Se a força é perpendicular ao deslocamento, não há trabalho! Pois o cosseno de 90º = 0.
Se a força é contrária ao deslocamento o trabalho é negativo,forçado! Pois o cosseno de 180° = -1.
Se a força é no sentido do deslocamento, o trabalho é máximo e positivo,pois não se forma ângulo, as retas são paralelas.
Em gráficos de F x d, a área é numericamente igual ao trabalho:
Equações importantes!Força peso: P = m.g
Força: F = m.aAceleração: a = v/tVelocidade: v= s/t
Gravidade (g) = 10m/s²
Onde,m = Massa; Medida em KG
t = tempo; Medido em Segundos (s)V = Velocidade; Medida em m/s.a = aceleração; Medida em m/s².
Energia Cinética: Está associada ao movimento do corpo.Quando uma força realiza trabalho sobre um corpo, ela transfere energia a ele, que pode se manifestar em forma de movimento.
Ec = m.v² / 2 Energia Potencial gravitacional: Está relacionada à posição
do corpo em relação à gravidade.Epg = m.g.h, onde h = altura; medida em metros.
A energia potencial gravitacional funciona juntamente com a cinética, pois quando o corpo ganha altura, ele armazena energia, que pode ser transformada em movimento, por exemplo, nessa rampa.
h
30º
Epg Ec a = g. sen θV² = Vo² + 2.a.h
Energia Potencial Elástica: Está relacionada à força aplicada em molas.
A intensidade de força aplicada é diretamente proporcional à deformação da mola, ou seja, quanto maior a força, maior a deformação.
Fel = k.x ouEpel = k.x² / 2Onde,X= deformação da mola,medida em metros.K= constante de elasticidade;É como a identidade da mola,cada uma tem uma constante.
Força de atrito: Força contrária ao movimento, é como um trabalho negativo.
Atrito cinético – Tem a intenção de parar o movimento.Atrito estático – Tem a intenção de manter o corpo parado.
Força Normal: Quando um corpo depositaseu peso sobre uma mesa, a mesa exerceuma força numericamente igual sobreo corpo, que é chamada de força normal.
Fat = -μ. N, onde μ = Coeficiente de atrito (É dado na questão) N = Força normal.
Exercícios1. Imagine a seguinte situação: um operário da construção civil precisa carregar um saco de cimento de 50 kg. Ele levanta esse saco de cimento e se desloca por 20 metros na horizontal. Adote g = 10 m/s². Calcule o trabalho realizado pela força do operário sobre o cimento.a) 1000 Jb) 2500 Jc) 0 Jd) 10000Je) 50 J
Resposta:A resposta é zero. Embora o operário exerça uma força em módulo igual ao peso do saco de cimento, que é de 500 N, essa força é na vertical, enquanto seu deslocamento é na horizontal, ou seja, o ângulo entre a força e o deslocamento é 90°. Quando a força e o deslocamento formam um ângulo igual a 90°, o trabalho realizado por essa força é nulo. Veja: T = F . d . cos θ
θ = 90°, logo cos 90° = 0, então T = 0.
Alternativa "c".
2. Um objeto de massa 5 kg é deixado cair de uma determinada altura. Ele chega ao solo com energia cinética igual 2000 J. Determine a altura que o objeto foi abandonado. Despreze o atrito com o ar e considere g = 10 m/s².a) 100mb) 50mc) 75md) 40me) 25m
No início só temos energia potencial gravitacional, pois o objeto é abandonado de certa altura. Ao ser abandonado, toda energia potencial gravitacional se converteu em energia cinética. Então:m .g. h = 2000, logo 5 . 10 . h = 2000h = 2000/50h = 40 m
3. Qual é a variação da energia cinética de um objeto de massa m que se encontra sobre um plano horizontal quando sobre ele for aplicada uma força de intensidade 50 N que forma um ângulo de 60° com a horizontal e arrasta-o por 5m?a) 155 Jb) 220 Jc) 350 Jd) 125 Je) 555 J
A partir da definição de que o trabalho é a variação da energia cinética, podemos escrever:T = ΔEc (Δ= Variação)ΔEc = F. d. cos60ºΔEc = 50. 5. 0,5ΔEc = 125 J
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