TRABALHO DA FORÇA PERMANENTE

TRABALHO

8.1 – INTRODUÇÃO

O estudo da grandeza física Energia é fundamental para a compreensão de fenômenos do nosso cotidiano. Para o completo entendimento é necessário conhecer, antes, um outro conceito físico chamado Trabalho. Passemos ao seu estudo.

8.2 – TRABALHO DE UMA FORÇA CONSTANTE

Supondo a seguinte situação:

Uma força F constante atua sobre um corpo que se desloca em uma trajetória retilínea.

Por definição, temos que o trabalho realizado pela força F sobre o corpo , no deslocamento d é dado por:

UNIDADES NO SI:

W ® Trabalho => Joule (J)

F ® módulo da Força =>Newton (N)

d ® deslocamento => metros (m)

ATENÇÃO!

 q representa o ângulo formado entre a direção da força e a direção do deslocamento.

 Para o resultado do trabalho ser expresso em Joules é necessário que a força esteja em Newtons e o deslocamento esteja em metros, pois Joule é o nome dado para a unidade N . m.

 Utilizamos a letra “W” para indicar o Trabalho; trabalho em inglês é work.

8.3 – TIPOS DE TRABALHO

Podemos classificar o trabalho em física de três formas, trabalho motor, trabalho resistente e trabalho nulo.

8.3.1 – Trabalho Motor

Quando a força aplicada sobre o corpo favorece o deslocamento o trabalho é positivo e é chamado de trabalho motor.

O Trabalho será motor quando:

8.3.2 – Trabalho Resistente

Quando a força aplicada sobre o corpo se opõe ao deslocamento o trabalho é negativo e é chamado de trabalho resistente.

O Trabalho será resistente quando:

8.3.3 – Trabalho Nulo

Quando a força aplicada sobre o corpo é perpendicular ao mesmo, o trabalho é igual a zero e é chamado de trabalho nulo. Note que esta força não será responsável pelo deslocamento.

O Trabalho será nulo quando:

8.4 – TRABALHO DE UMA FORÇA VARIÁVEL

Quando a força aplicada sobre o corpo não é constante, não podemos aplicar a expressão matemática dada anteriormente, portanto é necessário buscar um outro caminho para resolver este problema.

Observemos o gráfico F x d no caso de uma força constante.

Calculando a área do retângulo pintado temos:

Portanto:

A pergunta é: Posso utilizar este método para forças variáveis ?

A resposta é sim. É exatamente esta a saída para o cálculo do trabalho de força variável. Portanto para se determinar o Trabalho realizado por uma força variável basta calcular a área no deslocamento considerado.

EXERCÍCIOS

93> O bloco da figura, de peso P = 50 N, é arrastado ao longo do plano horizontal pela força F de intensidade F = 100 N. A força de atrito tem intensidade Fat = 40 N.

(a) Determine o trabalho realizado, no deslocamento de módulo 10 m, pelas forças: F, Fat, P e pela reação normal N.

(b) Calcule a intensidade da força resultante e o trabalho dessa mesma força no deslocamento mencionado anteriormente.

94> Um carro de massa 1000 kg move-se sem resistências dissipadoras em trajetória retilínea, a partir do repouso. O gráfico da força motora na própria direção do movimento é representado na figura. Determine:

(a) a aceleração do carro quando se encontra a 400 m da origem;

(b) o trabalho da força F no deslocamento de 200 m a 1000 m;

(c) o trabalho da força F no deslocamento de 0 a 1000 m.

95> Do ponto de vista físico o homem da figura, ao lado, está realizando algum tipo de trabalho ? Por que ?

8.5 – CASOS ESPECIAIS

8.5.1 – Trabalho da Força Peso

Considerando um corpo de massa m, que é deslocado pelo campo gravitacional terrestre de um ponto A para um ponto B, observe a figura seguinte.

O Trabalho realizado pela força Peso no deslocamento de A para B é calculado da seguinte forma:

como:

temos:

Se o corpo estiver subindo o trabalho será resistente; caso contrário ele será motor.