4-Um elevador de massa m é puxado para cima por um motor através de um cabo. O motor aplica uma força constante que faz o elevador subir uma distância partindo do repouso. O elevador sofre atrito com o trilho, sendo que a força de atrito é constante e igual a Fatrito onde é o coeficiente de atrito. A aceleração da gravidade é g.
B- Calcule a variação da energia interna do sistema elevador-trilho durante o percurso, considerando que a energia interna se altera devido ao trabalho realizado contra a força de atrito.
Dados:
Aceleração da gravidade:
Massa do elevador:
Coeficiente de atrito:
Distância de subida:
Velocidade final do elevador:
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um elevador de massa que sobe uma distância sendo puxado por um motor com força constante . Tem atrito no trilho com força de atrito constante
A parte B quer a variação da energia interna do sistema elevador + trilho, ou seja, o quanto de energia foi “perdido” em calor por causa desse atrito.
Matéria: Trabalho da força de atrito e energia interna.
O que precisamos: entender que o trabalho da força de atrito vira energia interna (calor) e calcular esse trabalho.
Passo 2
Teoria básica: quando uma força não conservativa (como o atrito) atua, ela realiza um trabalho que vai direto para a energia interna do sistema (aquecimento, deformação etc.).
O trabalho da força de atrito sobre um percurso é
Repara que esse trabalho é negativo em relação à energia cinética (ele retira energia mecânica), mas a variação de energia interna é positiva e numericamente igual a .
Passo 3
Substituindo a força de atrito Wrm atrito = (mu m g),h no trabalho:
De
Logo, a energia que virou calor (variação de energia interna) é