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TRABALHO DE UMA FORÇA Uma força aplicada em um corpo realiza um trabalho quando produz um deslocamento no corpo. Utilizamos a letra grega tau minúscula ( ) ou a letra T para expressar trabalho. A unidade de Trabalho no SI é o Joule (J) Quando uma força tem a mesma direção do movimento o trabalho realizado é positivo: >0; Quando uma força tem direção oposta ao movimento o trabalho realizado é negativo: <0. O trabalho resultante é obtido através da soma dos trabalhos de cada força aplicada ao corpo, ou pelo cálculo da força resultante no corpo. Força paralela ao deslocamento Quando a força é paralela ao deslocamento, ou seja, o vetor deslocamento e a força não formam ângulo entre si, calculamos o trabalho: = F. ΔSS Força não-paralela ao deslocamento Sempre que a força não é paralela ao deslocamento, devemos decompor o vetor em suas componentes paralelas e perpendiculares: Considerando a componente perpendicular da Força e a componente paralela da força. Ou seja: cos ѳ = / = F. cos ѳ Quando o móvel se desloca na horizontal, apenas as forças paralelas ao deslocamento produzem trabalho. Logo: = . ΔSS = F. cos ѳ. ΔSS Se o ângulo é 0° e cos0°=1, isto pode ajudar a entender porque quando a força é contrária ao deslocamento o trabalho é negativo, já que o cosseno de um ângulo entre 90° e 180° é negativo, sendo cos180°=-1 Trabalho de uma força variável Para calcular o trabalho de uma força que varia devemos empregar técnicas de integração, que é uma técnica matemática estudada no nível superior, mas para simplificar este cálculo podemos calcular este trabalho por meio do cálculo da área sob a curva no diagrama FR X ΔSS. Calcular a área sob a curva é uma técnica válida para forças que não variam também. Trabalho da força Peso Para realizar o cálculo do trabalho da força peso, devemos considerar a trajetória como a altura entre o corpo e o ponto de origem, e a força a ser empregada, a força Peso. Então: Responda: 1.Considerando o conceito de trabalho em Física, Cebolinha realizou trabalho?Justifique. 2. Na figura abaixo, embora puxe a carroça com uma força horizontal de 1,0 x 102 N, o burro não consegue tirá-la do lugar devido ao entrave de uma pedra. Qual o trabalho da força do burro sobre a carroça? Justifique a resposta 3. Um homem empurra um carrinho ao longo de uma estrada plana, comunicando a ele uma força constante, paralela ao deslocamento, e de intensidade 3,0 x 102 N. Determine o trabalho realizadopela força aplicada pelo homem sobre o carrinho, considerando um deslocamento de 15 m. 4. Uma força de intensidade 20 N atua em uma partícula na mesma direção e no mesmo sentido do seu movimento retilíneo, que acontece sobre uma mesa horizontal. Calcule o trabalho da força, considerando um deslocamento de 3,0 m. https://sites.google.com/site/experimentun/Home/lista-de-exercicios-complementares/ex1.jpg?attredirects=0 5. A intensidade da resultante das forças que agem em uma partícula varia em função de sua posição sobre o eixo Ox, conforme o gráfico ao lado: Calcule o trabalho da força para os deslocamentos: a) de x1 = 0 a x2 = 8,0 m; b) de x2 = 8,0 m a x3 = 12 m; c) de x1 = 0 a x3 = 12 m. 6. Uma força constante, horizontal, de intensidade 20 N, atua durante 8,0 s sobre um corpo de massa 4,0 kg que estava em repouso apoiado em uma superfície horizontal perfeitamente sem atrito. Não se considera o efeito do ar. Qual o trabalho realizado pela força no citado intervalo de tempo? 7. Uma partícula percorre o eixo Ox indicado, deslocando-se da posição x1 = 2 m para a posição x2 = 8 m.Sobre ela, agem duas forças constantes, F1 e F2, de intensidades respectivamente iguais a 80 N e 10 N. Calcule os trabalhos de F 1 eF2 no deslocamento de x1 a x2. 8. O trabalho pode ser nulo (zero)? Se a resposta for afirmativa em que situação(ões) isso ocorre? https://sites.google.com/site/experimentun/Home/lista-de-exercicios-complementares/ex8.jpg?attredirects=0 https://sites.google.com/site/experimentun/Home/lista-de-exercicios-complementares/ex5.jpg?attredirects=0 Energia Cinética A energia cinética é a energia associada ao movimento dos corpos. Do grego o termo "cinética" significa "movimento". Qualquer corpo em movimento é capaz de realizar trabalho, portanto, possui energia, que neste caso é chamada de cinética. A unidade de medida da energia cinética, no sistema internacional, é o Joule (J), em homenagem ao cientista inglês James Prescott Joule (1818-1889). Fórmula da Energia Cinética Para calcular a energia cinética dos corpos, utiliza-se a equação: Ec: energia cinética, também pode ser representada pela letra K (J). m: massa do corpo (kg) v: velocidade do corpo (m/s) A partir disso, conclui-se que se duplicarmos a massa de um corpo, mantendo sua velocidade, a sua energia cinética também irá duplicar. Por outro lado, a velocidade está elevada ao quadrado, então se o seu valor duplicar e sua massa permanecer constante, a energia cinética será quadruplicada. Exemplo Qual a energia cinética de uma pessoa com 60 kg e que está numa velocidade de 10 m/s? Assim, no instante considerado, a energia cinética do corpo é igual a 3000 J. Energia Cinética e Trabalho Para que um corpo sofra uma variação na sua velocidade, é necessário que um trabalho seja realizado sobre ele. Essa variação na velocidade do corpo faz com que sua energia cinética varie. O teorema da energia cinética indica que a variação da energia cinética é igual ao trabalho, ou seja: T = ∆Ec T: trabalho (J) ∆Ec: variação da energia cinética (J) Exemplo: Qual o trabalho que deverá ser realizado sobre um corpo de massa igual a 6 kg, para que sua velocidade passe de 4 m/s para 20 m/s? Solução O trabalho é igual a variação da energia cinética. Essa variação pode ser calculada diminuindo-se o valor da energia cinética final da energia cinética inicial: ∆Ec = Ecf - Eci Calculando os valores de Ecf e Eci, temos: Portanto, o trabalho necessário para mudar a velocidade do corpo, será igual a 1152 J. Exercícios: 1) Um motociclista desloca-se a 72 km/h em uma via retilínea. Em dado momento, a velocidade é alterada para 108 km/h. Sendo a massa do conjunto (moto + motociclista) 350 kg, determine a variação de energia cinética sofrida pelo motociclista. a) 90 kJ b) 107,5 kJ c) 87,5 kJ d) 97,5 kJ e) 50 kJ 2) Uma partícula de massa m se desloca com velocidade v. A partir de certo instante, essa partícula passa a se mover com o dobro dessa velocidade. Em relação à energia cinética dessa partícula, assinale a alternativa correta. a) A energia cinética da partícula é reduzida a um quarto de seu valor original. b) A energia cinética da partícula é reduzida oito vezes. c) A energia cinética da partícula torna-se quatro vezes maior que seu valor original. d) A energia cinética da partícula não se altera. e) A energia cinética da partícula aumenta em oito vezes. 3) Um objeto de massa 500 g possui energia cinética de 2 kJ. Determine a velocidade desse objeto em m/s. Dado: Adote √10 = 3,16. a) 63,2 b) 50,4 c) 62,8 d) 36,6 e) 31,6 4) Determine qual é a velocidade em que se move um corpo de 20 kg cuja energia cinética é igual a 400 J. a) √5 m/s b) √10 m/s c) 2√10 m/s d) 4√2 m/s 5) Assinale a alternativa que represente corretamente a energia cinética de um veículo de 1000 kg de massa que se move a uma velocidade constante de 3 m/s. a) 450 J b) 9000 J c) 4500 J d) 900 J e) 300 J 1.Considerando o conceito de trabalho em Física, Cebolinha realizou trabalho?Justifique.
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