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Trabalho
Física
2o bimestre - Aula 8
Ensino Médio
1a
SÉRIE
2024_EM_V1
Trabalho e energia.
Compreender o conceito de trabalho de uma força.
Conteúdo
Objetivo
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O que significa trabalho para você? Faça uma breve pesquisa do significado de trabalho no dicionário. Em seguida, pesquise o significado de trabalho para a Física. Quais são as semelhanças e as diferenças entre os conceitos?
5 MINUTOS
Todos escrevem
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Para começar
Trabalho mecânico representa a quantidade de energia transferida para um corpo, por meio de uma força, ao longo de um deslocamento.
Matematicamente, o trabalho é expresso pelo produto da força pelo deslocamento do corpo (d):
O conceito de trabalho
No caso de mais de uma força agindo sobre um corpo, o trabalho é calculado a partir da força resultante.
Sendo o ângulo entre o vetor força e o vetor deslocamento.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de medida do trabalho de uma força é o joule (J).
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Foco no conteúdo
Há casos particulares ao analisar a expressão matemática do trabalho em função do ângulo entre força resultante e deslocamento.
1. 
Casos particulares
Com o tem-se que o trabalho é motor, e o corpo acelera. 
Sendo o , temos que:
Assim:
 
2. 
 
Sendo o , temos que:
Assim:
Com o tem-se que o trabalho é resistente (força contra o movimento), e o corpo desacelera. 
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Foco no conteúdo
3. 
Casos particulares
Com o tem-se que o trabalho é nulo.
Sendo o , temos que:
Assim:
Ao carregar uma mochila, bolsa ou mala, e aplicando-se uma força contrária à força peso, na vertical, sem movê-la verticalmente, e deslocando-se horizontalmente, o trabalho da força aplicada à mala é nulo. 
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Foco no conteúdo
(FGV) Contando que, ao término da prova, os vestibulandos estariam loucos por um docinho, o vendedor de churros levou seu carrinho até o local de saída dos candidatos. Para chegar lá, percorreu 800 m, metade sobre solo horizontal e a outra metade em uma ladeira de inclinação constante, sempre aplicando sobre o carrinho uma força de intensidade 30 N, paralela ao plano da superfície sobre a qual se deslocava e na direção do movimento. Levando em conta o esforço aplicado pelo vendedor sobre o carrinho, considerando todo o traslado, pode-se dizer que:
Continua...
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Na prática
na primeira metade do trajeto, o trabalho exercido foi de 12 kJ, enquanto na segunda metade o trabalho foi maior.
na primeira metade do trajeto, o trabalho exercido foi de 52 kJ, enquanto na segunda metade o trabalho foi menor.
na primeira metade do trajeto, o trabalho exercido foi nulo, assumindo, na segunda metade, o valor de 12 kJ.
tanto na primeira metade do trajeto como na segunda metade, o trabalho teve a mesma intensidade, totalizando 24 kJ.
o trabalho total foi nulo, porque o carrinho parte de um estado de repouso e termina o movimento na mesma condição.
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Na prática
Tanto na primeira metade do trajeto como na segunda metade, o trabalho teve a mesma intensidade, totalizando 24 kJ.
Sabemos que o trabalho de uma força constante é:
 
E que a força é paralela ao deslocamento. Assim:
 
Temos que:
 
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Na prática
Trabalho da força variável
Quando a força aplicada a um corpo sofrer variação de intensidade, determina-se o trabalho a partir da área do gráfico da força em relação ao deslocamento.
Quando a intensidade da força for variável ao longo do deslocamento, e o gráfico for mais complicado, tem-se que o trabalho será a somatória das áreas.
A>0 - trabalho motor
A<0- trabalho resistente
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Foco no conteúdo
Trabalho da força peso
Imagine uma pessoa subindo ou descendo uma escada. Independente do formato da escada, da trajetória percorrida, o deslocamento (altura, h) será vertical, para cima ou para baixo.
Assim, o ângulo entre a força peso e o deslocamento só pode ser ou .
Dessa forma, quando o corpo estiver subindo, o ângulo entre a força peso e o deslocamento é :
 
 
 
E quando o corpo estiver descendo, o ângulo entre a força peso e o deslocamento é 0:
 
 
 
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Foco no conteúdo
Imagem paga - sugestão https://www.gettyimages.com.br/detail/foto/career-success-concept-with-young-woman-climbs-the-imagem-royalty-free/1319049211?phrase=subir%2Bescada
Trabalho da força elástica
Como a força elástica é variável, é necessário analisar o gráfico da força elástica em função do deslocamento.
Assim, a área do gráfico será :
Dessa forma:
O trabalho da força elástica pode ser:
positivo, quando a mola estiver retornando ao comprimento natural;
negativo, quando a mola estiver sendo distendida ou comprimida.
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Foco no conteúdo
(UEL) O gráfico representa o valor algébrico da força resultante F, que age sobre um corpo de massa 5,0 kg, inicialmente em repouso, em função da abscissa x. O trabalho realizado por F de x = 0 até x = 4 m, em joules, vale:
zero.
10.
20.
30.
40.
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Na prática
zero.
10.
20.
30.
40.
O trabalho da força variável é equivalente à área do gráfico. Assim: 
Correção
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Na prática
Para colocar em prática os conhecimentos desta aula, pesquise situações cotidianas em que o trabalho de uma força seja motor e situações em que o trabalho de uma força seja resistente. Investigue diferentes tipos de força.
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Aplicando
Aprendemos que o trabalho de uma força é a energia transferida para um corpo, por meio de uma força, ao longo de um deslocamento;
Verificamos que o trabalho de uma força variável, assim como o da força elástica, é determinado pela área do gráfico da força em função do deslocamento;
Determinamos o trabalho da força peso.
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O que aprendemos hoje?
Lista de imagens e vídeos
Slides 4, 5 e 6 - MÜLLER, Gabriela. Trabalho ‒ Física. Saber School. Amino Apps. Disponível em: https://aminoapps.com/c/ciencias-geografia-hist/page/blog/trabalho-fisica/PPgo_W4tmu6YD3JDx2EvooEzlP3eeaRMRk. 
Slide 6 - ImgBB. Disponível em: https://ibb.co/9NzRymr. 
Slide 9 - HELERBROCK, Rafael. Trabalho de uma força. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho-uma-forca.htm 
Slide 10 - Getty Images. Disponível em: https://www.gettyimages.com.br/detail/foto/businesswoman-using-smart-phone-on-steps-imagem-royalty-free/1471619915?phrase=subir+escada&adppopup=true. 
Slide 11 - PROFESSOR PINGUIM. Trabalho da força elástica: o que é, como calcular e exercício resolvido. 19 nov. 2020. https://professorpinguim.com.br/blog/trabalho-da-forca-elastica-o-que-e-como-calcular-e-exercicio-resolvido/. 
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Referências
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