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ENERGIA E ASTRONOMIA

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3ª SÉRIE

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TRABALHO E VARIAÇÃO DE ENERGIA

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AULA 11

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OBJETIVO DA AULA

  • Entender o conceito físico de trabalho mecânico e sua relação com os processos de transformação de energia.

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PARA INÍCIO DE CONVERSA

Como a Física define trabalho? Para você, o que significa trabalho?

©Pixabay

Será que a maneira com que você entende trabalho corresponde a forma que a Física interpreta? Descubra na aula de hoje!

https://inbraep.com.br/publicacoes/historia-seguranca-do-trabalho/

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FORÇA, TRANSFERÊNCIA E VARIAÇÃO DE ENERGIA

  • Para entender esse conceito, considere: Uma pessoa que ergue um balde do solo até certa altura.
  • Do ponto de vista da Física, há uma transferência de energia da pessoa para o balde.
  • Repare que força aplicada pela pessoa na corda foi a responsável por essa transferência de energia.

Altura do balde em relação ao solo

  • Quando a pessoa puxa a corda, uma força é aplicada no balde, deslocando-o.

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  • Na situação anterior, a transferência de energia resultou em variação da altura do balde em relação à superfície da Terra, ou seja, houve a variação da energia potencial gravitacional.

FORÇA, TRANSFORMAÇÃO E VARIAÇÃO DE ENERGIA

A força que a pessoa exerce no carrinho de picolé, provoca seu deslocamento de A até B.

A velocidade do carrinho de picolé foi alterada

  • Agora, imagine uma pessoa que movimenta um carrinho no plano horizontal através da aplicação de uma força (figura ao lado).
  • A transferência de energia resultou, nesse caso, na variação de velocidade do carrinho, ou seja, houve variação da energia cinética.

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CONCEITO DE TRABALHO

  • No contexto científico, dizemos que realizamos trabalho quando a aplicação de uma força em um objeto resultar em deslocamento.
  • Conclui-se, ainda, que somente há realização de trabalho quando há transferência e/ou transformação de energia. É o que retrata as situações que investigamos, em ambas a força aplicada provocou variação da energia.

Variação da energia potencial

Variação da energia cinética

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Em Física, a palavra “trabalho” é empregada com o mesmo significado usado no dia a dia?

Na foto, uma pessoa segura uma placa, situação comum em grandes cidades. Em casos assim, as pessoas são contratadas para segurar placas com publicidade em regiões com grande fluxo de pessoas. Trata-se de uma atividade remunerada, portanto, de um trabalho.

No contexto acadêmico, entretanto, a força que a pessoa aplica na placa não realiza trabalho, porque não há deslocamento.

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Exemplo

Um operário observa um balde pendurado por uma corda, que posteriormente arrebenta. Ao comando do(a) professor(a), responda em seu caderno:

  1. Houve trabalho? Se sim, qual força realizou este trabalho?
  2. Se trabalho corresponde a transformação/transferência de energia, indique qual transformação de energia está envolvida durante a queda.

GONÇALVES FILHO, Aurélio; TOSCANO, Carlos. Física: interação e tecnologia. Direito de imagem reservado a Editora Leya. Ilustração de autoria de Klayton Luz. �Imagem utilizada para fins didáticos, sem fins comerciais e com citação de autoria.

Operário que observa um balde com água cair quando a corda arrebenta.

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Resolução

  • Houve trabalho? Se sim, qual força realizou este trabalho?

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  • Se trabalho corresponde a transformação/transferência de energia, indique qual transformação de energia está envolvida durante a queda.

GONÇALVES FILHO, Aurélio; TOSCANO, Carlos. Física: interação e tecnologia. Direito de imagem reservado a Editora Leya. Ilustração de autoria de Klayton Luz. Imagem utilizada para fins didáticos, sem fins comerciais e com citação de autoria.

Operário que observa um balde com água cair quando a corda arrebenta.

Sim. O trabalho foi realizado pela força peso (gravitacional).

Transformação de energia potencial gravitacional em cinética.

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Praticando 1 - Agora é a sua vez!

  1. mede a energia gerada por uma máquina qualquer.
  2. não tem relação alguma com transferência de energia.
  3. compreende a aplicação de uma força sobre um objeto.
  4. está relacionado à medida da transformação de energia.

Ao comando do(a) professor, você deve levantar a mão indicando um número, como demonstrado abaixo para indicar a alternativa que corresponde ao conceito físico de trabalho:

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Praticando 2 – Trabalho, energia e futebol

Ao comando do(a) professor(a), você terá dois minutos para responder a seguinte questão:

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De utilização gratuita ao abrigo da Licença de Conteúdo do Pixabay

Durante uma partida de futebol, uma bola é chutada no escanteio e ocorre a variação da sua energia cinética. O que isso significa?

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Resolvendo 2

Durante uma partida de futebol, uma bola é chutada no escanteio e ocorre a variação da energia cinética. O que isso significa?

Significa que houve realização de trabalho. Durante o chute, a força aplicada sobre a bola conseguiu variar a velocidade da bola, implicando em variação da energia cinética.

Chute provoca variação da energia cinética da bola

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O QUE VIMOS?

Professor, caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse: https://forms.gle/ZuC8G4UPYMEdztJy5

Na aula de hoje, entendemos o conceito físico de trabalho mecânico e sua relação com os processos de transformação de energia.

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REFERÊNCIAS

GONÇALVES FILHO, Aurélio. Física: interação e tecnologia. Vol. 3. Aurélio Gonçalves Filho, Carlos Toscano. 2ª ed. – São Paulo: Leya, 2016.

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HEWITT, Paul G. Fundamentos de Física Conceitual – tradução Trieste Ricci. – Porto Alegre: Bookman, 2009.

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PARANÁ. Trilha Energia e Astronomia. Secretaria de Estado da Educação. Curitiba, 2023.

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POLITO, Antony M. M. A Construção da estrutura conceitual da Física Clássica. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2016.