FÍSICAPROF.ª RISÔLDA FARIASPROF. NELSON BEZERRA

EM EJA 1ªFASE

Unidade IITecnologia

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CONTEÚDOS E HABILIDADES

Aula 7.2Conteúdo

• Trabalho de uma força constante, trabalho da força peso e potência.

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CONTEÚDOS E HABILIDADES

Habilidade • Entender a definição de trabalho mecânico, trabalho da

força peso e potência para solucionar problemas simples envolvendo esses conceitos.

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CONTEÚDOS E HABILIDADES

Estudamos anteriormente a energia e suas modalidades. Vimos várias formas de energia e como fazemos para gerar e armazenar essas formas de energia. Podemos destacar a energia mecânica e a energia elétrica. Nesta aula veremos o conceito de trabalho relacionado à mecânica e entenderemos a relação entre trabalho e energia.

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REVISÃO

A definição de trabalho na física é diferente daquela que temos em nosso cotidiano. Quando falamos em trabalho logo pensamos nas atividades que desenvolvemos durante o decorrer do dia. Descreva uma atividade do seu cotidiano que envolva a aplicação de uma força causando um deslocamento.

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DESAFIO DO DIA

Trabalho de uma força

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AULA

Trabalho de uma força (τ)Consideremos um corpo sendo arrastado sobre uma superfície horizontal, submetido à ação de uma força F. Suponha que a força F seja constante e que o corpo se desloque de uma distância d. Sendo θ o ângulo entre F e a direção do deslocamento do corpo, define-se o trabalho, ( ), realizado pela força F da seguinte forma:

τ

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AULA

O trabalho da força constante F ( ), que forma com o deslocamento d um ângulo θ, é dado por:

= F · d · cos θ

τ

τ

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AULA

Caso a força seja na mesma direção do deslocamento, o trabalho da força F será, apenas:

= F · dτ

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AULA

A unidade do trabalho no S.I. é o joule em homenagem ao físico inglês do século XIX, James P. Joule, que desenvolveu vários trabalhos no campo de estudo da energia. Então:

N · m = Joule (J)

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AULA

Se uma força for aplicada a um corpo e este corpo não sofrer um deslocamento (d = 0), o trabalho desta força é nulo.

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AULA

Exemplo 1Consideremos um corpo se deslocando de uma distância d = 2,0 m, submetido à ação de uma força F = 10N como é mostrado na figura. Calcule o trabalho realizado pela força F nesse deslocamento.

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AULA

PREVIEWSolução

= F · d = 10 · 2 = 20 J

τ

τ

τ

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AULA

Exemplo 2Consideremos um corpo se deslocando de uma distância d = 2,0 m, submetido à ação de uma força F = 10 N que forma um ângulo de 60o com a direção horizontal, como é mostrado na figura. Calcule o trabalho realizado pela força F nesse deslocamento. (dado cos 60o = 0,5).

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AULA

PREVIEWSolução

= F · d · cos θ = 10 · 2 · cos 60º

= 20 · 0,5 = 10

ττ

τ

τ

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AULA

Trabalho da força pesoÉ o trabalho que se realiza quando se desloca uma certa massa contra ou a favor da gravidade, ou seja, é a própria energia potencial gravitacional.

Epg = m · g · Δh

Neste caso o produto m · g, que representa o peso do corpo, é a força feita para erguer o corpo e Δh é a distância que o corpo se desloca na direção vertical.

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AULA

Potência (P)Na vida prática, temos interesse em que um determinado trabalho seja realizado no menor tempo possível. Entre duas máquinas que realizam o mesmo trabalho, com a mesma perfeição, preferimos sempre a mais rápida.

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AULA

Para se medir a rapidez com que se realiza um certo trabalho, define-se uma grandeza denominada potência.Se uma força realiza um trabalho (τ), durante um intervalo de tempo Δt, a potência, P, dessa força é definida como sendo:

P = __τDt

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AULA

Podemos perceber que, pela definição dada, quanto menor for o tempo empregado por uma máquina para realizar um certo trabalho maior será sua potência.A unidade de medida da potência no S.I. é Joule/segundo: J/s. Essa unidade é denominada watt (W), em homenagem a James Watt, inventor da máquina a vapor. Assim, a potência de 1 watt corresponde ao trabalho de 1 J realizado em 1 s, isto é:

1 J/s = 1 watt = 1 w20

AULA

ExemploUm operário, em uma construção, eleva, com velocidade constante, um corpo de massa m = 20 kg até uma altura d = 3,0 m, gastando um tempo de Δt = 10 s para realizar essa operação, como mostra a figura. (considere g = 10 m/s2).

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AULA

a) Qual o valor da força exercida pelo operário para elevar o corpo?b) Qual o trabalho realizado pelo operário nessa operação?c) Qual a potência desenvolvida pelo operário?

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AULA

PREVIEWSoluçãoa) A força deve ser igual ao peso do corpo, pois este se eleva com velocidade constante:

F = m · gF = 20 · 10F = 200 N

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AULA

PREVIEWb) O trabalho realizado pelo operário e o próprio trabalho da força peso:

= F · d = 200 · 3 = 600 J

ττ

τ

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AULA

PREVIEWc) A potência será:

P = __τDt

P = ____60010

P = 60W

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AULA

1. Calcule o trabalho realizado por uma força constante F = 30 N que aplicada na mesma direção e sentido do deslocamento de um bloco de madeira, faz com que esse mesmo bloco se desloque por uma distância de 5,0 m.2. Com relação a atividade 1, se a força F for aplicada sobre o bloco durante um intervalo de tempo de 3 s, qual é a potência dessa força?

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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

Preview1.

= F · d =30 · 5 = 150 J

τ

τ

τ

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INTERATIVIDADE FINAL

Preview2.

P = __τDt

P = ____1503

P = 50W

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INTERATIVIDADE FINAL

Energia É um termo que deriva do grego “ergos” cujo significado original é trabalho.Energia na Física está associado à capacidade de qualquer corpo produzir trabalho, ação ou movimento.A energia atua como agente de todas as transformações.

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RESUMO DO DIA

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RESUMO DO DIA

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RESUMO DO DIA

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RESUMO DO DIA

Trabalho de uma força (τ)Consideremos um corpo sendo arrastado sobre uma superfície horizontal, submetido à ação de uma força F. Sendo θ o ângulo entre F e a direção do deslocamento do corpo, define-se o trabalho, ( ), realizado pela força F da seguinte forma:

τ

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RESUMO DO DIA

O trabalho da força constante F ( ), que forma com o deslocamento d um ângulo θ, é dado por:

= F · d · cos θ

τ

τ

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RESUMO DO DIA

Caso a força seja na mesma direção do deslocamento, o trabalho da força F será, apenas:

τ = F · d

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RESUMO DO DIA

A unidade do trabalho no S.I. é o joule em homenagem ao físico inglês do século XIX, James P. Joule, que desenvolveu vários trabalhos no campo de estudo da energia. Então:

N · m = Joule (J)

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RESUMO DO DIA

Se uma força for aplicada a um corpo e este corpo não sofrer um deslocamento (d = 0), o trabalho desta força é nulo.

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RESUMO DO DIA

Trabalho da força pesoÉ o trabalho que se realiza quando se desloca uma certa massa contra ou a favor da gravidade, ou seja, é a própria energia potencial gravitacional.

Epg = m · g · ΔhNeste caso o produto m · g, que representa o peso do corpo, é a força feita para erguer o corpo e Δh é a distância que o corpo se desloca na direção vertical.

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RESUMO DO DIA

Potência (P)Na vida prática, temos interesse em que um determinado trabalho seja realizado no menor tempo possível. Entre duas máquinas que realizam o mesmo trabalho, com a mesma perfeição, preferimos sempre a mais rápida.

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RESUMO DO DIA

Para se medir a rapidez com que se realiza um certo trabalho, define-se uma grandeza denominada potência.Se uma força realiza um trabalho (τ), durante um intervalo de tempo Δt, a potência, P, dessa força é definida como sendo:

P = __τDt

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RESUMO DO DIA

• Podemos perceber que, pela definição dada, quanto menor for o tempo empregado por uma máquina para realizar um certo trabalho maior será sua potência.

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RESUMO DO DIA

A unidade de medida da potência no S.I. é Joule/segundo: J/s. Essa unidade é denominada watt (W), em homenagem a James Watt, inventor da máquina a vapor. Assim, a potência de 1 watt corresponde ao trabalho de 1 J realizado em 1 s, isto é:

1 J/s = 1 watt = 1 w

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RESUMO DO DIA

O poder por trás da energia

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DESAFIO DO DIA

A energia está acabando ou aumentando com o passar dos anos?

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DESAFIO DO DIA

A definição de trabalho na física é diferente daquela que temos em nosso cotidiano. Quando falamos em trabalho logo pensamos nas atividades que desenvolvemos durante o decorrer do dia. Descreva uma atividade do seu cotidiano que envolva a aplicação de uma força causando um deslocamento.

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DESAFIO DO DIA