Trabalho (Física)

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Na Física, o termo trabalho é utilizado quando falamos no Trabalho realizado por uma força, ou seja, o Trabalho Mecânico. Uma força aplicada em um corpo realiza um trabalho quando produz um deslocamento no corpo.

Utilizamos a letra grega tau minúscula (http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t1.GIF ) para expressar trabalho.

A unidade de Trabalho no SI é o Joule (J)

Quando uma força tem a mesma direção do movimento o trabalho realizado é positivo:  http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t1.GIF >0;

Quando uma força tem direção oposta ao movimento o trabalho realizado é negativo:  http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t1.GIF <0.

O trabalho resultante é obtido através da soma dos trabalhos de cada força aplicada ao corpo, ou pelo cálculo da força resultante no corpo.

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t14.GIF

 

Força paralela ao deslocamento

Quando a força é paralela ao deslocamento, ou seja, o vetor deslocamento e a força não formam ângulo entre si, calculamos o trabalho:

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t2.GIF

 

Exemplo:

Qual o trabalho realizado por um força aplicada a um corpo de massa 5kg e que causa um aceleração de 1,5m/s² e se desloca por uma distância de 100m?

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t3.GIF

 

Força não-paralela ao deslocamento

Sempre que a força não é paralela ao deslocamento, devemos decompor o vetor em suas componentes paralelas e perpendiculares:

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t4.GIF

Considerando  http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t6.GIF a componente perpendicular da Força e  http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t7.GIF a componente paralela da força.

Ou seja:

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t5.GIF

 

Quando o móvel se desloca na horizontal, apenas as forças paralelas ao deslocamento produzem trabalho. Logo:

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Exemplo:

Uma força de intensidade 30N é aplicada a um bloco formando um ângulo de 60° com o vetor deslocamento, que tem valor absoluto igual a 3m. Qual o trabalho realizado por esta força?

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http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t10.GIF

 

Podemos considerar sempre este caso, onde aparece o cosseno do ângulo, já que quando a força é paralela ao deslocamento, seu ângulo é 0° e cos0°=1, isto pode ajudar a entender porque quando a força é contrária ao deslocamento o trabalho é negativo, já que:

O cosseno de um ângulo entre 90° e 180° é negativo, sendo cos180°=-1

 

Trabalho de uma força variável

Para calcular o trabalho de uma força que varia devemos empregar técnicas de integração, que é uma técnica matemática estudada no nível superior, mas para simplificar este cálculo, podemos calcular este trabalho por meio do cálculo da área sob a curva no diagrama  http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t11.GIF

Calcular a área sob a curva é uma técnica válida para forças que não variam também.

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t12.GIF

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t13.GIF

 

Trabalho da força Peso

Para realizar o cálculo do trabalho da força peso, devemos considerar a trajetória como a altura entre o corpo e o ponto de origem, e a força a ser empregada, a força Peso.

Então:

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/t15.GIF

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