- (12 PONTOS) Enuncie os conceitos de trabalho e energia e explique a relação entre eles.
Passo 1
Beleza, então o exercício pede para a gente enunciar o que é trabalho e o que é energia, e depois explicar como esses dois conceitos se relacionam. Isso faz parte da parte de Mecânica na Física, mais especificamente do teorema trabalho–energia. Para resolver, a gente vai precisar:
- Definir trabalho (W) em termos de força e deslocamento.
- Definir energia (cinética e/ou potencial) e sua unidade.
- Mostrar o teorema que liga trabalho à variação de energia.
Passo 2
O que é trabalho?
Na Física, trabalho é a forma de transferir energia a um objeto quando uma força age sobre ele e o faz se deslocar. Imagine que você empurra um carrinho: essa força aplicada por você faz o carrinho se mover, e é isso que a gente chama de trabalho.
Matematicamente, se a força for constante e o deslocamento for
, o trabalho
é dado por:
Na Física, trabalho é a forma de transferir energia a um objeto quando uma força age sobre ele e o faz se deslocar. Imagine que você empurra um carrinho: essa força aplicada por você faz o carrinho se mover, e é isso que a gente chama de trabalho.
Matematicamente, se a força
onde
é o ângulo entre a direção da força e do deslocamento.
Unidade no SI: joule (J), que é .
Unidade no SI: joule (J), que é
Passo 3
O que é energia?
Energia é a “capacidade” de realizar trabalho. Existem vários tipos, mas os principais aqui são:
Energia é a “capacidade” de realizar trabalho. Existem vários tipos, mas os principais aqui são:
- Energia cinética (
): energia devido ao movimento de um objeto. onde é a massa e a velocidade. - Energia potencial (
): energia armazenada em função da posição, como no campo gravitacional: com a aceleração da gravidade e a altura.
Também medimos energia em joules (J).
Passo 4
Qual é a relação entre trabalho e energia?
O teorema trabalho–energia diz que o trabalho total realizado por todas as forças sobre um objeto é igual à variação da sua energia cinética:
O teorema trabalho–energia diz que o trabalho total realizado por todas as forças sobre um objeto é igual à variação da sua energia cinética:
Se considerarmos também energia potencial e admitirmos forças conservativas, dá para generalizar para a energia mecânica (
):
Ou seja, qualquer trabalho de forças que não dependem só da posição (atrito, por exemplo) faz a energia mecânica mudar.
Resposta
Trabalho é a transferência de energia via força ao longo de um deslocamento, calculado por
. Energia é a capacidade de um corpo realizar trabalho, e aparece como energia cinética (
) ou potencial (
). A relação entre eles vem do teorema trabalho–energia: o trabalho total feito sobre um objeto equivale à variação da sua energia cinética, e, em termos de energia mecânica e forças não conservativas, ao trabalho não conservativo que altera
.