TRABALHO
O significado
do termo trabalho nestas frases refere-se à realização de uma tarefa ou
atividade e é diferente daquele que utilizamos no estudo da Física.
Em Física, o trabalho mede a
quantidade de energia que é fornecida ou retirada de um corpo quando, devido a
uma força ele efetua um deslocamento.
Observe que trabalho
está associado à ação de uma força aplicada a um corpo. é correto falar “trabalho de uma força” e não “trabalho de um
corpo”.
Trabalho de uma força constante
Considere um
corpo apoiado sobre uma superfície, sendo arrastado por uma força F constante
por uma distância d, conforme a
figura.
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É fácil
observar que a força está integralmente relacionada com o deslocamento do
corpo. Assim, pode-se determinar o trabalho da força F por:
T = F . d
Mas se a
força F constante formar um ângulo q com o deslocamento d,
Considere um corpo apoiado sobre uma superfície, sendo arrastado por uma força F
constante por uma distância d,
conforme a figura.
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Sejam Fx e Fy as
componentes ortogonais da força F.
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O trabalho de
uma força constante F é definido pelo produto da componente dessa força
na direção do deslocamento (Fx), pelo módulo do deslocamento d produzido
no ponto de aplicação da força.
A unidade de
trabalho no Sistema Internacional de Unidades (SI) é obtida pelo produto da
unidade de força (N) pela unidade de deslocamento (m) e é denominada de joule
(J).
1J = 1N . 1m
O
trabalho de uma força é uma grandeza escalar, apesar de ser o produto de duas
grandezas vetoriais.
Observação
ü Forças perpendiculares
ao deslocamento não realizam trabalho.
ü Forças que apresentam
uma componente na direção do deslocamento realizam trabalho.
Dependendo
do ângulo entre as direções da força e do deslocamento, o trabalho pode ser
positivo, negativo ou nulo.
ü 0º £ q <
90º; o trabalho é positivo e denominado trabalho motor.
ü 90º
< q £ 180º; o trabalho é
negativo e denominado de trabalho resistente.
ü q = 90º; o trabalho é
nulo.
Neste deslocamento, o trabalho da força peso é determinado por:
T = F . d , como F = P e d = h, tem-se:
T= P . h
como P = m . g, pode-se escrever:
T = m . g . h
O trabalho da
força peso independe da trajetória seguida pelo corpo entre os dois pontos distantes
verticalmente.
Trabalho de uma força variável
Quando a
força F aplicada a um corpo for variável em módulo ou em direção, não é
possível usar a expressão T = F. d . cos q, pois esta somente é válida
para forças constantes. Neste caso, deve-se saber como a força varia como
deslocamento do corpo. Assim, constrói-se um gráfico força x deslocamento e o
trabalho será calculado por meio da área sob a reta ou a curva do gráfico.
Considere uma mola esticada abaixo do limite de sua elasticidade. A força exercida para deformar a mola é diretamente proporcional à deformação produzida na mola, definida pela Lei de Hooke.
Mas quando a força deforma a mola, ela realiza trabalho. Como a força é variável o trabalho deve ser determinado pela área do gráfico F x x.
A expressão
permite calcular o valor do trabalho realizado para deformar uma mola.
Trabalho de um sistema de forças
Considerando
um corpo sujeito à ação de várias forças aplicadas simultaneamente, o trabalho
total realizado sobre o corpo é a soma de todos os trabalhos realizados de cada
força individualmente, ou o trabalho total realizado é o trabalho da força
resultante que age sobre o corpo.
TT = T1 + T2 + ... + TN
Teorema
da Energia Cinética
Seja uma partícula
de massa m, deslocando-se do ponto A para o ponto B, sob a ação de uma força
constante F. Devido à ação da força, a velocidade da partícula varia de vA
no ponto A, para vB no ponto B, conforme a figura a seguir.
Dessa forma, pode-se
enunciar o Teorema da energia cinética da seguinte maneira:
“O trabalho realizado pela resultante de
todas as forças que agem
sobre
uma partícula para deslocá-la entre dois pontos é igual
à
variação da energia cinética da partícula entre
os dois pontos considerados.”
T = DEc
