FÍSICA - TRABALHO E POTÊNCIA

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Trabalho e Potência
Trabalho: uma força realiza trabalho sobre um sistema quando faz variar a energia deste sistema. 
Podemos também dizer que a variação da energia cinética é a quantidade de trabalho a ser realizado sobre um objeto para modificar a sua velocidade. 
A unidade de trabalho é o Joule (J), a mesma unidade de energia, afinal, um joule é o trabalho realizado pela força de um newton, ao deslocar um corpo por um metro, na direção e sentido da força aplicada. (J = Nm)
Ex1: Qual o trabalho realizado por uma força constante 
 que forma um ângulo 
 com a direção e o sentido do deslocamento 
, para efetuar todo o deslocamento?
 
 	
 
	
 		
Ex2: 
a) Quero deslocar um bloco de massa m em uma rampa de comprimento d, cujo ângulo de inclinação em relação a vertical é 
. Qual será o trabalho realizado pela força peso deste corpo desde o topo da rampa até o chão? 
b) Qual será o valor do trabalho se o bloco estiver na Terra, sua massa for 5kg, e ele se deslocar 10m com inclinação de 60º? (cos 60º = 0,5).
W = F. d. cos
 
W = P.d.cos
	
W = mgdcos
Trabalho de força variável:
É igual a área sob a curva do gráfico F x d:
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Ex: (UFSCAR-SP) Um bloco de 10kg movimenta-se em linha reta sobre  uma mesa lisa em posição horizontal, sob ação de uma força variável que atua na mesma direção do movimento, conforme o gráfico acima. O trabalho realizado pela força quando o bloco da origem até o ponto x=6m é:
a) 1J b) 6J	c) 4J	d) zero	 e) 2J
Algumas situações envolvendo trabalho:
Trabalho da força peso em um bloco em repouso sobre a mesa.
Trabalho da força peso de um disco de hóquei se deslocando numa pista de gelo.
Trabalho da força de resistência do ar sobre um pára-quedas.
Trabalho de uma força que empurra um bloco em um piso horizontal na mesma direção e sentido de deslocamento deste. 
Potência: é a razão entre o trabalho realizado e o tempo despendido na realização deste.
Assim, quanto menor o tempo para realizar o trabalho, maior a sua potência. Logo, a potência desenvolvida por um atleta que faz 100m em 10s deve ser maior do que a de uma pessoa que faça os mesmos 100m em 25s. A unidade de potência é o Watt (W). W = J/s.
Ex: Qual a potência desenvolvida pelo bloco do exemplo 2b, se ele levar 5 segundos para percorrer todo o percurso?
Potência e Velocidade:
Como 
 e W = F. d. cos
: 
 sendo 
, temos que : 
Se 
:	
Ex: Qual a velocidade, em quilômetros por hora, de um automóvel cujo motor desenvolve uma potência de 75000W quando exerce uma força de 3000N?
Exercícios: 
1) (PUC-MG) Não realiza trabalho:
a) a força de resistência do ar
b) a força peso de um corpo em queda livre
c) a força centrípeta em um MCU
 d) a força de atrito durante a frenagem de um veículo
 e) a tensão no cabo que mantém um elevador em movimento uniforme.
2) (Uerj-RJ) Observe as situações a seguir, nas quais um homem desloca uma caixa ao longo de um trajeto AB de 2,5m. As forças F1 e F2 exercidas pelo homem nas duas situações, têm o mesmo módulo igual a 0,4 N e os ângulos entre suas direções e os respectivos deslocamentos medem q e 2q. Se k é o trabalho realizado, em joules, por F1, o trabalho realizado por F2 corresponde a:
a) 2 k	b) k/2	c) (k2 + 1)/2	d) 2k2 – 1 e) k
3) (UFMG-MG) Um bloco movimenta-se sobre uma superfície horizontal, da esquerda para a direita, sob ação das forças mostradas na figura.Pode-se afirmar que:
a) apenas as forças e realizam trabalho
 B) apenas a força realiza trabalho
c) apenas a força realiza trabalho
d) apenas as forças e realizam trabalho
e) todas as forças realizam trabalho
4) (UFES) A força desloca o bloco da figura ao longo da reta tracejada. A componente de que executa trabalho é:
a) Ftgq	 b) Fsenq	c) Fcosq		d) F(senq + cosq)		e) F
5) (UEL-PR) Um corpo desloca-se em linha reta sob a ação de uma única força paralela à trajetória. No gráfico representa-se a intensidade (F) da força em função da distância percorrida pelo corpo (d).Durante os 12m de percurso indicados no gráfico, qual foi o trabalho realizado pela força que atua sobre o corpo?
a) 100J	b) 120J	c) 140J 	d) 180J	e) 200J
6) (FUVEST-SP) Quando uma pessoa de 70kg sobe 2m numa escada, ele realiza um trabalho cuja ordem de grandeza é: (g=10m/s2)
a) 10 J	b) 102 J		c) 103 J		d) 104 J		 e) 105 J
7) (UFRGS 2011) O resgate de trabalhadores presos em uma mina subterrânea no norte do Chile foi realizado através de uma cápsula introduzida numa perfuração do solo até o local em que se encontravam os mineiros, a uma profundidade da ordem de 600 m. Um motor com potência total aproximadamente igual a 200,0 kW puxava a cápsula de 250 kg contendo um mineiro de cada vez.Considere que para o resgate de um mineiro de 70 kg de massa a cápsula gastou 10 minutos para completar o percurso e suponha que a aceleração da gravidade local é 9,8 m/s2. 
Não se computando a potência necessária para compensar as perdas por atrito, a potência efetivamente fornecida pelo motor para içar a cápsula foi de: 
a) 686 W	b) 2450W c) 3136W	d) 18816 W e) 41160W
8) (UFRGS 2007) Sobre uma partícula, inicialmente em movimento retilíneo uniforme, é exercida, a partir de certo instante t, uma força resultante cujo módulo permanece constante e cuja direção se mantém sempre perpendicular à direção da velocidade da partícula. Nessas condições, após o instante t,
a) a energia cinética da partícula não varia.
b) o vetor quantidade de movimento da partícula permanece constante.
c) o vetor aceleração da partícula permanece constante.
d) o trabalho realizado sobre a partícula é não nulo.
e) o vetor impulso exercido sobre a partícula é nulo.
9) (UFRGS 2006) Um balde cheio de argamassa, pesando ao todo 200 N, é puxado verticalmente por um cabo para o alto de uma construção, à velocidade constante de 0,5 m/s. Considerando-se a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, a energia cinética do balde e a potência a ele fornecida durante o seu movimento valerão, respectivamente, 
a) 2,5 J e 10 W.		b) 2,5 J e 100 W. 	c) 5 J e 100 W. 	d) 5 J e 400 W. 		e) 10 J e 10 W.
10) (UFRGS 2003) Um caixote se encontra em repouso sobre o piso horizontal de uma sala (considerada um sistema de referência inercial). Primeiramente, é exercida sobre o caixote uma força horizontal F0, de módulo igual a 100 N, constatando-se que o caixote se mantém em repouso devido ao atrito entre ele e o piso. A seguir, acrescenta-se ao sistema de forças outra força horizontal F1, de módulo igual a 20 N e de sentido contrário a F0, conforme representa a figura abaixo.A respeito dessa nova situação, é correto afirmar que o trabalho realizado subseqüente​mente pela resultante das forças exercidas sobre o caixote, no mesmo referencial da sala, é igual a
zero, pois a força resultante é nula.
20 J para um deslocamento de 1 m.
160 J para um deslocamento de 2 m.
300 J para um deslocamento de 3 m.
480 J para um deslocamento de 4 m.
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