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Física - Ensino Médio
Curso: Física - Ensino Médio > Unidade 6
Lição 1: Teorema trabalho-energiaExemplos de exercícios sobre trabalho
David passa por alguns exemplos de problemas sobre o conceito de trabalho. Versão original criada por David SantoPietro.
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- E quando a aceleração não é constante... o que fazer..(2 votos)
- Pelo que sei até agora, a única informação que se tem quando a força (que causará a aceleração) é variável é que no gráfico força x deslocamento, a "área" do gráfico será numericamente igual ao trabalho..(2 votos)
- Mas se a lata de lixo está em repouso, a força de atrito não deveria ser estática não é?(1 voto)
- A força de atrito estático ocorre quando a superfície, em que um determinado corpo está posicionado, gera força suficiente para anular o vetor força que está o movimentando.
Exemplo:Um corpo recebe a atuação de uma força de 30N sobre ele, mas a superfície em que ele está localizado também causa atrito suficiente para gerar uma força contrária de 30N, com isso o corpo fica em repouso(pois as forças que atuam sobre ele estão se anulando), e esse é o atrito estático, o que mantém um corpo em repouso
Já o atrito dinâmico acontece quando a superfície não gera força suficiente para se igualar a força que movimenta o corpo e, nesse caso, ele continua se movimentando, apenas sendo um pouco desacelerado pelo atrito.
Exemplo:A força sobre o corpo é de 30N mas o atrito é de 20N contrários ao movimento, então o vetor resultante é 10N para o sentido em que o corpo estava se movimentando.Ou seja, se o atrito não foi capaz de parar o corpo em movimento(anulando a determinada força que o movimenta), esse atrito é dinâmico.(1 voto)
- onde está a secão para fazer os exercícios(1 voto)
- O tópico "Trabalho e Energia" pelo que eu siba não tem exercícios. Você pode fazer exercícios sobre outros tópicos... Bons estudos! Espero ter ajudado!(1 voto)
Transcrição de vídeo
RKA4JL - Vou mostrar a você
alguns exemplos de como trabalhar para resolver problemas envolvendo o trabalho. Imagine uma lata de lixo de quatro quilogramas de massa que está inicialmente em repouso. Vamos empurrá-la com uma força de 50 newtons
para a direita, paralela ao chão, e o atrito, que existirá, exercerá
uma força de 30 newtons. Vamos empurrar a lata por uma distância de 10 metros. Qual é o trabalho realizado por cada força? Bem, para achar o trabalho realizado por cada força, primeiro temos que recordar a fórmula
do trabalho, a definição de trabalho que é: trabalho é igual a força vezes "d",
vezes cosseno θ (teta), em que θ é o ângulo formado entre a direção da força
e a direção do deslocamento da lata de lixo. Há quatro forças agindo sobre a nossa lata de lixo: a força de tração, que está puxando a lata, a força normal, a força gravitacional, propriamente, e a força de atrito dinâmico. Encontrando o trabalho para cada uma dessas forças, o deslocamento vai ser de 10 metros, mas o ângulo formado entre a força e o deslocamento vai ser diferente em cada caso. Vamos começar achando o
trabalho realizado pela tração, que é 50 newtons, a intensidade da força, vezes 10 metros, que é o deslocamento, vezes cosseno do ângulo zero, porque o ângulo entre a força de
deslocamento é de zero grau. Sabemos que cosseno de zero é 1, então o trabalho realizado
por esta força é de 500 joules. Vamos agora para a força de atrito, que é de 30 newtons, vezes o deslocamento, que é de 10 metros, vezes o cosseno de 180 graus, que é o ângulo formado entre o
deslocamento e a força de atrito. Cosseno de 180 graus é -1, então o trabalho realizado pela força de atrito é de -300 joules. Para a força gravitacional, força é "mg" (força gravitacional é "mg"), então 4 quilogramas vezes
9,8 metros por segundo ao quadrado resulta em 39,2 Newtons de força gravitacional vezes 10 metros do deslocamento,
vezes cosseno de 90 graus, que é o ângulo formado entre o
deslocamento e a força gravitacional. Mas cosseno de 90 graus é zero, então o trabalho realizado pela força
peso, pela força gravitacional, é zero. De maneira análoga,
o trabalho realizado pela força normal, que também forma 90 graus com o deslocamento, vai ser zero,
cosseno de 90 é zero. E faz sentido, porque a força
perpendicular ao deslocamento realmente não realiza trabalho para esse deslocamento. Para achar, então, o trabalho resultante,
vamos somar os trabalhos de todas as forças, o que nos traria 500 joules
menos 300 joules, mais zero, mais zero, ou seja, o trabalho resultante de
200 joules sobre a lata de lixo. Isso nos permite também calcular a
velocidade que a lata de lixo atinge, sabendo que ela partiu do repouso. Vamos usar o teorema da Energia Cinética para poder saber qual a velocidade atingida
pela lata depois desses dez metros. O trabalho de 200 joules realizado sobre a lata de lixo é igual à energia cinética final menos a
energia cinética inicial, cuja fórmula está aí. Mas a energia cinética inicial é zero,
porque a velocidade inicial era zero, já que ela partiu do repouso. Resta, então, 200 joules igual a
1/2 de "mv" final ao quadrado. Substituindo a massa por quatro quilogramas, fica fácil calcular a velocidade
final atingida pela lata de lixo, que vai ser de 10 metros por segundo. Em outra situação, agora, vamos supor
que você vai levantar a lata de lixo para uma altura de dois metros
com velocidade constante. Para que a velocidade seja constante, a força com que você puxa a lata tem
que ser igual à intensidade da força peso, de modo que a força resultante vai ser zero. Já sabemos que a força peso é de 39,2 newtons, então você também tem que exercer uma força de 39,2 newtons. O trabalho da força que você exerceu, então,
vai ser 39,2 newtons vezes 2 metros, vezes o cosseno de zero, que é 1, e isso resulta em 78,4 joules de trabalho dessa força. O trabalho da força gravitacional vai ser
39,2 newtons vezes 2 metros, porém, agora, vezes o cosseno de 180 graus, que é -1, de maneira que o trabalho realizado pela força gravitacional vai ser de -78,4 joules. O trabalho resultante neste caso, então, será de -78,4 mais 78,4 joules, que resulta em zero. E isso está de acordo com a ideia de que a lata foi movida com velocidade constante, ou seja, não houve variação da energia cinética. Portanto, o trabalho realizado é zero. Até o próximo vídeo!