Um contêiner pesando 4000 N é elevado a uma altura de 20 m por um guindaste com velocidade constante. Determine o trabalho realizado por cada força que atua sobre ele, bem como o trabalho total.
Passo 1
O enunciado diz que um contêiner de peso
é içado verticalmente com velocidade constante até uma altura de
. Aqui o conteúdo é trabalho de forças constantes em deslocamento retilíneo. Para cada força
atuante, o trabalho é dado por
onde
é a distância percorrida e
o ângulo entre
e o deslocamento.
Passo 2
Calcular o trabalho da força peso
. A força peso tem intensidade
direcionada para baixo, enquanto o deslocamento
é de
para cima. Logo, o ângulo entre elas é
e
Passo 3
Calcular o trabalho da força de tração
do cabo. A tração tem intensidade igual ao peso (velocidade constante implica
) e aponta para cima, mesmo sentido do deslocamento (
). Assim,
Passo 4
Determinar o trabalho total
. Pela soma dos trabalhos individuais:
Isso está de acordo com o teorema trabalho-energia, pois a energia cinética não varia (velocidade constante).
Resposta
Trabalho da força peso:
Trabalho da tração:
Trabalho total:
Trabalho da tração:
Trabalho total: