Um automóvel, de massa
, que se move com velocidade de
, é freado e desenvolve, entâo, um movimento uniformemente retardado, passando sua velocidade para
. Determine o módulo do trabalho realizado pela força de atrito entre os pneus e a pista durante o retardamento.
Passo 1
O enunciado pede o módulo do trabalho realizado pela força de atrito entre os pneus e a pista quando um automóvel é retardado. Informações dadas:
- massa do automóvel:
(usei notação clara para ), - velocidade inicial:
, - velocidade final:
.
Pergunta: determinar o módulo (ou seja, o valor absoluto) do trabalho realizado pela força de atrito durante o retardamento.
Passo 2
Primeiro passo prático: converter as velocidades de
para
, porque a fórmula de energia cinética usa unidades SI (
,
,
).
Regra de conversão: multiplicar por .
Calculemos:
Regra de conversão: multiplicar por
Calculemos:
Explicação curta: dividir por
porque
.
Passo 3
Conceito físico que usamos: teorema trabalho-energia (variante prática).
Ele diz que o trabalho total realizado sobre um corpo é igual à variação de sua energia cinética.
Fórmula da energia cinética de um corpo de massa e velocidade
:
Ele diz que o trabalho total realizado sobre um corpo é igual à variação de sua energia cinética.
Fórmula da energia cinética de um corpo de massa
onde
é em joules (
),
em quilogramas e
em metros por segundo.
Portanto, o trabalho realizado pela força de atrito (somente essa força considerada como responsável pela variação, assumindo que outras forças não realizam trabalho líquido) é
Portanto, o trabalho realizado pela força de atrito (somente essa força considerada como responsável pela variação, assumindo que outras forças não realizam trabalho líquido) é
Como o corpo é retardado (
),
será negativo — energia é retirada do carro pela força de atrito. Mas a questão pede o módulo, então vamos calcular o valor absoluto.
Passo 4
Calcular
e
:
Diferença (importante para o módulo do trabalho):
Passo 5
Aplicar a expressão do trabalho em termos da variação de energia cinética e calcular numericamen te:
Substituindo
,
:
Calcule passo a passo:
Unidades: joules (
).
Passo 6
Interpretação final e sinal:
- O trabalho realizado pela força de atrito é
(negativo porque retirou energia do carro). - Como a pergunta pede o módulo do trabalho, o resultado é
.
Pequeno incentivo: já viu como é direto aplicar energia cinética para esses problemas? É uma regra que salva tempo na prova — converte unidades, calcula energias e pega a diferença.