FÍSICA

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1ª SÉRIE

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TRABALHO

OBJETIVO

• Vamos entender o conceito de trabalho;
• Iremos aprender os tipos existentes de trabalho: o motor e o resistente
• Conheceremos o trabalho de várias forças;
• Calcularemos o trabalho de uma força oblíqua.

EXISTE TRABALHO NESSE CASO?

Repare no GIF ao lado. Nitidamente podemos notar que que houve um esforço para abrir a porta. Mas fisicamente falando, houve algum trabalho?

https://media0.giphy.com/media/KU5ZYokJKL3tC/giphy.gif?cid=ecf05e47o1nwwzv38u4dqea2v4c88lpkfvst544c8opff020&rid=giphy.gif&ct=g

Embora não exista trabalho, o homem nitidamente fez uma força para abrir a porta. Conhecer o conceito de força é extremamente importante para entender o conceito de trabalho

Neste caso não, porque a porta não se mexeu!

TRABALHO

Para que exista trabalho, além de uma força, é necessário que também haja deslocamento. Logo o trabalho é uma grandeza escalar que corresponde ao produto da força pelo deslocamento.

τ = F . d

τ = trabalho (J, joule) (letra grega tau)

F = força (N, newton)

d = distância (m, metro)

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Obs: Em alguns livros, ao invés de letra grega tau, o trabalho pode ser representado pela letra W.

1J = 1 N.m

Um automóvel de 850 kg parte do repouso com aceleração 3 m/s². Ignorando a oposição do atrito ao movimento do carro, qual o trabalho desenvolvido pelo veículo após percorrer 150 m?

Dados:

m = 850 kg

a = 3 m/s²

τ = ?

F = m . a

F = 850 . 3

F = 2550 N

τ = F . d

τ = 2550 . 150

τ = 382500 J

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/62/Autom%C3%B3vel_Panhard_et_Levassor_de_1900_na_estrada_da_Circunvala%C3%A7%C3%A3o_%28APR%29_%289289616275%29.jpg/640px-Autom%C3%B3vel_Panhard_et_Levassor_de_1900_na_estrada_da_Circunvala%C3%A7%C3%A3o_%28APR%29_%289289616275%29.jpg

ATIVIDADE

TIPOS DE TRABALHO

TRABALHO MOTOR: A força e deslocamento têm mesma direção e mesmo sentido.

τ > 0

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/Baseball_pitching_motion_2004.jpg

O jogador realiza trabalho motor sobre a bola aplicando força no mesmo sentido de deslocamento.

TRABALHO RESISTENTE: A força e deslocamento têm mesma direção mas o sentido é contrário.

τ < 0

No jogo de cabo de guerra, o sentido de deslocamento é diferente do sentido para o time que está perdendo.

TRABALHO DE VÁRIAS FORÇAS

Em situações que várias forças são aplicadas a um corpo, nesse caso o carro, a força que cada pessoa aplica resulta em um trabalho, que é dado pela soma dos trabalhos individuais.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3b/They_started_our_car_by_pushing_it_backwards_up_the_hill%21_%283854246685%29.jpg/640px-They_started_our_car_by_pushing_it_backwards_up_the_hill%21_%283854246685%29.jpg

τ_Res = τ₁ + τ₂ + ... + τ_n

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ou

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τ_Res = F_Res . d

τ_Res = Trabalho resultante (J, joule)

F_Res = Força resultante (N, newton)

(F_Res = F₁ + F₂ + ... + F_n)

d = distância (m, metro)

E SE UMA OU MAIS FORÇAS FOREM OBLÍQUAS?

Considerando um trabalho resultante na direção horizontal, é possível encontrar um trabalho resultante, mesmo que todas as forças sejam aplicadas em sentidos diferentes.

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A força F deve ser decomposta no sentido horizontal. A equação do trabalho sempre considerou ângulo θ, mas como na tração horizontal o ângulo formado é zero, seu cosseno é 1.

τ = F . d . cos θ

EXEMPLO

Um rapaz traciona uma caixa fazendo uma força de 50 N por meio de uma corda inextensível, como mostra a figura. Ignorando o atrito, qual é o trabalho desenvolvido após percorrer uma distância de 30 m?

τ = F . d . cos θ

τ = 50 . 30 . cos 60°

τ = 1500 . 1/2

τ = 750 J

Dados:

F = 50 N

τ = ?

d = 30m

ATIVIDADE - MÃO NA MASSA

Topa um desafio?

Vamos ver o que você aprendeu sobre trabalho

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https://wordwall.net/pt/resource/31367649

O QUE VIMOS HOJE?

• Para calcular o trabalho é necessário que, além de uma força, exista movimento;
• O trabalho é medido em joules, que é o mesmo que newton vezes metro (1 J = 1 N.m);
• Além da direção, se o sentido é o mesmo da força, o trabalho é motor, caso contrário, é resistente;
• Ao calcular o trabalho de várias forças, elas devem ser somadas;
• Devemos decompor as forças caso elas sejam aplicadas na direção inclinada ao movimento.

GODOY, L. P. Agnolo, R. M. MELO, W. C. Multiversos : Ciências da Natureza : MOVIMENTOS E EQUILÍBRIO NA NATUREZA Ensino Médio. 1ª ed. São Paulo: FTD, 2020.

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BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: mecânica, 1º ano. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.

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BONJORNO e vários autores. Física: Mecânica 1º ano. Vol 1. 3ª ed. São Paulo: FTD, 2016.

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FUKE, L.F. YAMAMOTO, K. Física Para o Ensino Médio 1 - Mecânica. 4ª ed. São Paulo: Saraiva, 2016.

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GODOY, L. P. Agnolo, R. M. MELO, W. C. Multiversos : ciências da natureza : origens : ensino médio. 1ª ed. São Paulo: FTD, 2020.

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MARTINI, Glorinha. SPINELLI, Walter. REIS, Hugo C. SANT’ANNA, Blaidi. Conexões com a Física. Vol 1. 3ª Edição. São Paulo: Moderna, 2016.

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PIETROCOLA, M. POGIBIN, A. ANDRADE, R. ROMERO, T. Física em Contextos. Vol 1. São Paulo: Ed do Brasil, 2016.

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REFERÊNCIAS