Trabalho de uma Força

Prof. Cristiane de Oliveira

C. E. Dom Helder Câmara

2011

Energia e Trabalho

Em nossa linguagem diária, frequentemente fazemos uso da palavra energia. A energia se apresenta sob diversas formas. Por exemplo: os alimentos nos proporcionam ENERGIA QUIMICA, a combustão da gasolina libera ENERGIA TÉRMICA, um carro se movendo possui ENERGIA CINÉTICA, a ENERGIA ELÉTRICA é utilizada em diversos aparelhos, transformando-se em ENERGIA SONORA, LUMINOSA, etc., a ENERGIA NUCLEAR pode ser usada tanto para o benefício da humanidade como para sua destruição. De maneira geral, a energia é medida por meio de uma grandeza física de grande importância, denominada TRABALHO.

Energia e Trabalho

Na linguagem popular, usamos a palavra trabalho para designar qualquer atividade exercida pelo homem (seja física ou mental). Em Física, o conceito de trabalho tem um significado muito restrito: o trabalho mecânico.

Por exemplo:

 

a) Se uma pessoa levanta uma caixa com as mãos, o trabalho mecânico é exercido pela força muscular dos seus braços, porém se sustentar um objeto a uma certa altura, sem se mover, o trabalho mecânico é nulo, pois não houve deslocamento do objeto.

b) Um carro se desloca devido à força de tração do motor e por isso efetua um trabalho mecânico.

c) Quando brecamos um carro, a força de atrito realiza um trabalho mecânico para diminuir a sua velocidade.

 Estes exemplos mostram que um trabalho mecânico se realiza quando um corpo se desloca sob a ação de uma força.

1) Trabalho de uma força constante:

t = F. d

F e d têm o mesmo sentido ⇒ t = F.d (Trabalho Motor: t > 0)

F e d têm sentidos contrários ⇒ t = − F.d (Trabalho Resistente: t < 0)

2) Não paralela ao deslocamento:

t= F//. D = F. cos θ . D

Exemplo:

Uma força de intensidade 30N é aplicada a um bloco formando um ângulo de 60° com o vetor deslocamento, que tem valor absoluto igual a 3m. Qual o trabalho realizado por esta força?

t = F. cos θ . D = 30. cos 60. 3 = 30. ½ . 3 = 45 J

3) Trabalho de uma Força Qualquer

Se a força F for constante ou variável, o trabalho pode ser calculado pelo gráfico da força F em função do deslocamento X do corpo. Como o trabalho é o produto da força pelo deslocamento, o valor absoluto do Trabalho será numericamente igual a área do gráfico Força (F) • Deslocamento (X).

4) Trabalho da Força Peso

Considere um corpo de peso P e seja h o deslocamento vertical sofrido pelo corpo durante um movimento vertical: Se o corpo cai, o peso está a favor do deslocamento e o trabalho é motor (positivo). Mas se o corpo estiver subindo, o peso tem sentido contrário ao deslocamento e o trabalho é resistente (negativo).

t > 0 ⇒ t = + m.g.h

t < 0 ⇒ t = − m.g.h