UERJ, Sem Campus, Física I, Provas de Física 1 - UERJ - Primeira Prova, Questão 3d
3. Um caixote de massa é puxado por meio de uma corda (como mostra a figura abaixo à esquerda) com uma velocidade constante. A tração na corda é e o ângulo entre a corda e a horizontal é .
d) Calcule o trabalho realizado por cada uma das forças em um deslocamento do caixote de D metros
Passo 1
Fala aí! Tudo certinho? Esta questão está um pouco complicada, né? Mas relaxa que vamos tentar te ajudar. 😎
Nesse problema temos uma caixa com massa que é puxado por uma corda que faz um ângulo com a horizontal e que possui uma tração na corda. Com esse problema, temos que obter o trabalho realizado por todas as forças que atuam sobre o caixote se ele se mover uma distância .
Lembra como fazemos isso? 😐
O trabalho de uma força é a energia usada ou adquirida a partir do seu deslocamento. Podemos calcular essa energia como
Onde é o trabalho, é a força e o deslocamento.
Mas tem um porém... o trabalho é realizado apenas em forças ou componentes que tem a mesma direção do deslocamento (direção, não é sentido).
Sacou? Bora ver como fazemos... 😁
Passo 2
Vamos começar pelo mais fácil: As forças verticais.
Como o deslocamento do caixote se dá na direção horizontal, as forças verticais não realizam trabalho, ou seja, o trabalho da força peso e o trabalho da força normal são nulas pois elas são perpendiculares ao movimento.
Agora vamos olhar para a força de atrito... essa força é puramente horizontal, mas como aponta para a direção oposta ao deslocamento o produto entre e é negativo, ou seja, o trabalho realizado pela força de atrito é
E como vimos anteriormente que a força de atrito é dada por e , temos
Tranquilo até aqui? 😎
Passo 3
Por fim, temos que obter o trabalho da Tração. Mas como essa força possui um ângulo com a horizontal, esse ângulo será responsável por ditar a magnitude do trabalho.
Podemos separar a tração em duas partes e ...
Como �� vertical, ela não realiza trabalho, mas como é horizontal, vamos fazer a mesma análise que fizemos para a força de atrito (só que dessa vez é positivo pois e apontam para a mesma direção).
Anteriormente vimos que é obtido pela lei dos cossenos
Substituindo em , temos
Fim! Iae, o que achou? Responde Aí! 😁