FÍSICA 1

Aula 1 - TRABALHO E ENERGIA

Prof. Me. Felippe Benavente Canteras

Jaguariúna, 29 de abril de 2014

TRABALHODEFINIÇÃO

Estudar para prova

Andar de bicicleta

Carregar uma mochila

Empurrar um carro

Atividades que requerem esforço físico e/ou mental...

Mas e na física???

Trabalho é a transferência de energia através da aplicação de uma força!!!Se não existir energia transferida, o trabalho realizado é zero!!!

No cotidiano...

Trabalho realizado por uma força constante

Normalmente dizemos que:

ou

J N m

J N m

Não é tão simples assim... Devemos sempre levar em consideração o SENTIDO do deslocamento do objeto e da aplicação da força...

Trabalho realizado por uma força constante

Nesse caso, força e deslocamento estão no mesmo sentido! Portando, aplica-se a regra...

Nesse caso, é necessário DECOMPOR a força para descobrir sua componente no sentido do movimento...

Problema Prático 1

Uma força de 12N é exercida sobre uma caixa a um ângulo θ = 20º , como na figura (b) do slide anterior. Qual é o trabalho realizado pela força sobre a caixa, quando esta se move de uma distância de 3,0m sobre a mesa?

Trabalho realizado por uma força constante

Existe trabalho negativo?

Trabalho POSITIVO – Força e Deslocamento no mesmo sentido!!! (força “ajuda” o movimento)

Trabalho NEGATIVO – Força e Deslocamento em sentidos opostos!!!(força “atrapalha” o movimento)

CUIDADO SEMPRE COM O SENTIDO DA FORÇA E DO MOVIMENTO!!!

Trabalho realizado por uma força constante

E quando existem várias forças atuantes sobre um mesmo corpo?

Devemos encontrar o trabalho realizado por cada uma das forças e efetuar sua soma!!! (Trabalho resultante)

Caso as forças estejam restritas ao mesmo eixo do deslocamento, podemos efetuar a somatória das forças (tomando cuidado com o sinal, que é definido pelo sentido de cada força) e depois efetuar o cálculo do trabalho resultante.

Problema Prático 2

Um caminhão de 3000 kg deve ser carregado para dentro de um navio por um guindaste que exerce uma força para cima de 31kN sobre o caminhão. Esta força é intensa o suficiente para suplantar a força gravitacional e manter o caminhão em movimento para cima, e é aplicada ao longo de uma distância de 2m. Encontre:

a)O trabalho realizado sobre o caminhão pelo guindaste;

b)O trabalho realizado sobre o caminhão pela gravidade;

c)O trabalho resultante realizado sobre o caminhão.

RELEMBRANDO...Energia cinética é a energia que está relacionada ao movimento de um corpo...

ou

Teorema Trabalho-Energia Cinética

Relação entre energia cinética e trabalho...

2ª Lei de Newton...

Lembrando que trabalho é...

Portanto....

Teorema Trabalho-Energia CinéticaFres constante... Aceleração constante... Equação de cinemática!!!

Isolando...

Substituindo na fórmula do trabalho...

Problema Prático 3Durante as férias de inverno, você participa de uma corrida de trenós em um lago congelado. Nesta corrida, cada trenó é puxado por uma pessoa, e não por cães. Na corrida, você puxa o trenó (de massa total de 80kg) com uma força de 180N a 40º acima da horizontal. Supondo que o trenó parte do repouso, não existe atrito e que andamos 5m, responda:

a)Qual é o trabalho que você realiza?;

b)Qual é a velocidade final do trenó?

Seno de um ânguloÉ dado pela razão entre os lados que formam o outro ângulo agudo, dado pela ordem :

Cosseno de um ânguloCosseno: É a razão entre a medida do cateto adjacente e a medida da hipotenusa e é dado pela razão entre os lados que formam o próprio ângulo agudo, dado pela ordem:

Tangente de um ânguloÉ dado pela razão entre o Seno e o Cosseno de um ângulo, ou entre os catetos, dado pela seguinte ordem::

Estudos do triângulo retângulo

OBS: A soma dos ângulos internos de um triângulo sempre devem dar 180o

Problema Prático 4Um bloco de massa 10kg é empurrado por uma força horizontal e acaba subindo até o topo de uma rampa, que fica a uma altura de 4m do solo. Sabendo que a rampa forma um ângulo de 60º com a superfície do chão, calcule:

a)o trabalho realizado para que o bloco atingisse o topo da rampa.

b)A velocidade final do bloco ao atingir o topo da rampa.

Um corpo de massa 19kg está em movimento. Durante um certo intervalo de tempo, sua velocidade passa de 10m/s para 40m/s.

Qual o trabalho realizado pela força resultante sobre o corpo nesse intervalo de tempo?

Problema Prático 5

Problema Prático 6

Um bloco de 6Kg escorrega 1,5m abaixo sobre um plano inclinado sem atrito que forma um ângulo de 30º com a horizontal. Sabendo que o corpo parte do repouso, calcule:

a)O trabalho resultante na descida do bloco;

b) A velocidade do bloco quando ele atinge o solo.

Problema Prático 7

Um corpo de massa 5kg é abandonado a partir do repouso de uma altura de 25m. Considerando que não existam forças dissipativas, calcule :

a)A energia potencial gravitacional do objeto antes dele ser solto;

b) O trabalho realizado pela força da gravidade;

c) A velocidade que o corpo atinge o solo.

Trabalho realizado por uma força variável

Referências Bibliográficas

TIPLER, P.A .; Física para cientistas e engenheiros. Volume 1. Editora LTC. Rio de Janeiro. 2009.

SEARS, S. W., et al Física. Volume 1. 2a Edição Editora LTC. Rio de Janeiro. 1985

HALLIDAY, D.; et al Física 1. 5a Edição. Edição Editora LTC. Rio de Janeiro. 2008.