Energia Cinética e Trabalho - fisicacomcarlos.xpg.com.br · Como usar a relação entre trabalho e energia total e a variação na energia cinética quando as forças não são constantes,

Profº Carlos Alberto http://www.fisicacomcarlos.blogspot.com

Disciplina: Física Geral e Experimental Disciplina: Física Geral e Experimental

Professor: Carlos AlbertoProfessor: Carlos Alberto

Energia CinéticaEnergia Cinéticae Trabalhoe Trabalho


Objetivos de aprendizagemObjetivos de aprendizagem

Ao estudar este capítulo você aprenderá:Ao estudar este capítulo você aprenderá:

✔ O que significa uma força realizar um trabalho sobre um corpo e como calcular a quantidade de trabalho realizado;

✔ A definição de energia cinética (energia do movimento) de um corpo e o que isso significa na física;

✔ Como o trabalho total realizado sobre um corpo acarreta em variação na energia cinética e como usar esse princípio para solucionar problemas de mecânica;

✔ Como usar a relação entre trabalho e energia total e a variação na energia cinética quando as forças não são constantes, quando o corpo segue uma trajetória curva ou ambos;

✔ Como solucionar problemas envolvendo potência (a taxa de realização de um trabalho).


O que é energia?O que é energia?

“A energia não pode ser criada nem destruída, somente pode ser transformada” - (Princípio da Conservação da Energia).


TrabalhoTrabalho

“Trabalho (W) é a energia transferida para um objeto ou de um objeto através de uma força que age sobre o objeto.”

Realizar trabalho Transferir energia


✔ Força Gravitacional (força Peso)Força Gravitacional (força Peso)

TrabalhoTrabalho


A figura mostra dois espiões industriais arrastando um cofre de 225 kg a partir do

repouso e, assim, produzindo um deslocamento de módulo 8,50 m, em direção a um

caminhão. O empurrão do espião 001 tem módulo de 12,0 N e faz um ângulo de 30º

para baixo com a horizontal; o empurrão do espião 002 tem um módulo de 10,0 N e

faz um ângulo de 40º para cima com a horizontal. Os módulos e orientações das forças

não variam quando o cofre se desloca e o atrito entre o cofre e o piso é desprezível.

Exemplo 7.2: (Halliday, p157)Exemplo 7.2: (Halliday, p157)

(a) Qual é o trabalho total realizado pelas forças

e sobre o cofre durante o deslocamento ?

(b) Qual é o trabalho Wg realizado pela força gravi-

tacional sobre o cofre durante o deslocamento, e qual é o trabalho WN realizado pela força normal

sobre o cofre durante o deslocamento?


Durante uma tempestade, um caixote desliza pelo piso escorregadio de um

estacionamento, sofrendo um deslocamento d = (-3,0 m)î ao ser empurrado pelo vento

com uma força F = (2,0 N)î + (-6,0 m)ĵ. A situação e os eixos de coordenadas estão

representados na figura abaixo.


(a) Qual é o trabalho realizado pelo vento sobre o caixote?

(b) Se o caixote tem uma energia cinética de 10 J no início do deslocamento , qual é a

sua energia ao final do deslocamento?


O recorde estabelecido em um dos levantamentos realizados por Paul Anderson (figura

abaixo) na década de 1950 não foi batido até hoje. Anderson posicionou-se debaixo de

uma plataforma de madeira reforçada, apoiou as mãos em um banquinho para se

equilibrar e empurrou a plataforma para cima com as costas, fazendo-a subir cerca de

1,0 cm. Sobre a plataforma estavam peças de automóvel e um cofre de chumbo, com

um peso total de de 27900 N.


(a) Qual foi o trabalho realizado sobre a carga

pela força gravitacional durante este

levantamento de Anderson?

(b) Qual foi o trabalho realizado pela força

que Anderson usou para realizar o

levantamento?


Um caixote de queijo de 15,0 kg, inicialmente em repouso, percorre uma distância d =

5,70 m, puxado por um cabo em uma rampa sem atrito, até uma altura h de 2,50 m,

parando em seguida (figura abaixo).

(a) Qual o trabalho Wg realizado pela força gravitacional sobre o caixote durante a

subida?

(b) Qual foi o trabalho realizado sobre o caixote pela força exercida pelo cabo durante

a subida?



(a) se o elevador cai de uma altura d = 12 m, qual é o trabalho Wg realizado sobre o elevador pela força

gravitacional ?

(b) Qual é o trabalho WT realizado sobre o elevador pela

força exercida pelo cabo?

(c) Qual é o trabalho total W realizado sobre o elevador

durante a queda?

Um elevador de massa m = 500 kg está descendo com velocidade vi = 4,0 m/s quando o

cabo de sustentação começa a deslizar, permitindo que o elevador caia com aceleração

constante .



✔ Força ElásticaForça Elástica

TrabalhoTrabalho

x = 0


Um pacote de pralina está sobre um piso sem atrito, preso à extremidade livre de uma mola, como na figura abaixo. Uma força aplicada para direita, de módulo Fa = 4,9 N,

seria necessária para manter o bloco em x1 = 12 mm.

(a) Qual é o trabalho realizado sobre o bloco pela força elástica da mola se o bloco é puxado pra a direita de x0 = 0 até x2 = 17 mm?

(b) Em seguida, o bloco é deslocado para a esquerda até x3 = -12 mm. Que trabalho a

força elástica realiza sobre o bloco neste deslocamento? Explique o sinal deste trabalho.



Trabalho e energia cinéticaTrabalho e energia cinética

✔ Energia CinéticaEnergia Cinética

(Teorema Trabalho-Energia Cinética)


Na figura abaixo, depois de deslizar sobre uma superfície horizontal sem atrito com

velocidade v = 0,5 m/s, um pote de cominho de massa m = 0,40 kg colide com uma mola

de constante elástica k = 750 N/m e começa a comprimi-la. No instante em que o pote

para momentaneamente por causa da força exercida pela mola, de que distância d a

mola foi comprimida?



PotênciaPotência

No SI, a unidade de potência é o joule por segundo (J/s) que recebe o nome de watt (W).

1 W = 1 J/sOutras unidades:

1 HP = 746 W1 CV = 735 W

✔ Potência médiaPotência média

✔ Potência instantâneaPotência instantânea


A figura abaixo mostra as forças constantes F1 e F2 que agem sobre uma caixa enquanto

ela desliza para a direita sobre um piso sem atrito. A força F1 é horizontal, de módulo 2,0

N; a força F2 está inclinada para cima de um ângulo de 60º em relação ao piso e tem

módulo de 4,0 N. A velocidade escalar da caixa em um certo instante é 3,0 m/s.

(a) Quais são as potências desenvolvidas pelas duas forças que agem sobre a caixa

nesse instante?

(b) Qual é a potência total?

(c) A potência total está variando nesse instante?


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