Trabalho e Energia - Força de atrito força gravitacional será positivo, negativo ou nulo?

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ATIVIDADE FÍSICA 
 
(1) Considerando um carro que desloca-se a uma velocidade 
constante ao longo de uma estrada horizontal e reta. Quando a 
pessoa que o dirige aplica os feios, o carro parará após de haver- 
se deslocado uma dada distância. Nessa situação. Qual parte do 
carro realizaria trabalho para frear o carro, e porque? 
Quando o motorista aplica os freios em um veículo em movimento, o 
sistema de freios é responsável por parar o veículo. Especificamente, as 
pastilhas de freio desempenham esse papel. Quando as pastilhas de freio 
entram em contato com os discos de freio das rodas do veículo, ocorre um 
atrito que se opõe ao sentido de movimento do veículo. Um exemplo de freio, é 
o a disco, que está representado na figura abaixo. 
 
Esse atrito é dispersivo, o que significa que converte a energia cinética 
do carro em outras formas de energia, como calor de atrito. Portanto, as 
pastilhas de freio realizam um trabalho negativo porque a força de atrito atua 
na direção oposta do movimento. Esta ação passiva leva o carro a uma parada 
completa. Em um carro, quando os freios são acionados, o trabalho realizado 
pelas pastilhas de freio é responsável por desacelerar o carro até parar, 
convertendo sua energia cinética em calor por meio do atrito entre as pastilhas 
e os discos de freio. No entanto, se for aplicada muita força nos freios, as rodas 
travarão (pararão de girar) e deslizarão pelo asfalto durante a frenagem. O 
atrito cinético desempenha um papel nesta situação. Isso não é desejável 
porque a força de atrito cinético é menor que a força de atrito estático. 
(2) Quando uma pessoa puxa com uma força constante uma 
caixa sobre uma superfície áspera, e essa desloca-se com uma 
velocidade constante. ¿Haverá trabalho realizado sobre o caixa? 
No exemplo de puxar um bloco sobre uma superfície áspera, a força de 
atrito atuando na direção oposta ao movimento do bloco é a força dissipativa. O 
sinal da força de atrito é negativo, indicando deslocamento do bloco na direção 
oposta. No entanto, o trabalho realizado por essa força de atrito é positivo. 
O trabalho é calculado como o produto escalar da força de atrito e o 
deslocamento do objeto (equação detalhada abaixo). Apesar da força de atrito 
negativa e do movimento na direção oposta, o ângulo entre eles é de 180 
graus, dando um cosseno de -1. Se a força de atrito for multiplicada pelo 
deslocamento e o cosseno do ângulo, obtém-se um resultado positivo para o 
trabalho realizado pela força de atrito. 
O trabalho positivo realizado pela força de atrito representa a dissipação 
da energia mecânica do bloco. Quando o bloco é puxado, a força de atrito 
converte parte da energia cinética do bloco em calor devido ao atrito entre as 
superfícies ásperas, como mostra a figura abaixo. 
 
Isso se deve à transferência de energia do sistema mecânico (bloco) 
para o ambiente na forma de energia térmica. Portanto, no exemplo em que um 
corpo é puxado sobre uma superfície rugosa, a força de atrito tem sinal 
negativo, indicando a direção oposta de seu movimento. Porém, o trabalho 
realizado por essa força é positivo porque representa a dissipação da energia 
mecânica do bloco na forma de calor. 
 
 
(3) Uma pedra é lançada verticalmente para cima, atingirá uma 
altura máxima e após disso retornará à altura inicial. Nessa 
situação o trabalho realizado pela força gravitacional será 
positivo, negativo ou nulo? 
 
Para esse questionamento, devem ser feitas algumas considerações. O 
referencial adotado, como para cima positivo e para baixo negativo, além de 
considerar o trabalho em dois momentos distintos, sendo o de subida diferente 
do trabalho realizado na descida. O trabalho de uma força gravitacional pode 
ser definido como a quantidade de energia que um corpo ganha ou perde 
quando se move de um ponto a outro em uma região com campo gravitacional. 
Para a subida, o corpo perde energia cinética e a força gravitacional está 
contrária ao movimento, sendo então realizado um trabalho negativo da força 
gravitacional. Na descida, o objeto ganha energia cinética e a gravidade atua 
na direção do movimento. 
 
Imagem autoral. 
 
REFERÊNCIAS 
 
TIPLER, P. A.; MOSCA, G. 
 - LTC, 
2011. 
 
 . 
[s.l.] Madrid] Addison Wesley D.L, 2011.