- Uma pessoa ao sustentar uma mala com as mãos fica cansada, mas do ponto de vista físico ela não realiza trabalho. Porquê?
- Por que o peso é uma força conservativa?
Passo 1
O enunciado propõe duas perguntas: (i) por que uma pessoa que sustenta uma mala fica cansada sem realizar trabalho do ponto de vista da Física, e (ii) por que a força peso é considerada conservativa. O conteúdo envolve a definição de trabalho mecânico e o conceito de força conservativa, associado à existência de energia potencial e à independência do caminho.
Passo 2
Para responder à primeira pergunta, usamos a definição de trabalho de uma força
ao longo de um deslocamento
:
No caso da pessoa segurando a mala, ela aplica uma força vertical de módulo
para manter o objeto estático, mas não há deslocamento do ponto de aplicação
. Logo,
Isso mostra que, apesar do cansaço fisiológico, mecanicamente não se realiza trabalho sobre a mala.
Passo 3
Para a segunda pergunta, lembramos que uma força é conservativa se o trabalho que ela realiza entre dois pontos independe do caminho e se o trabalho em um percurso fechado é zero:
No caso da força peso
, com
apontando para baixo, o trabalho ao deslocar um objeto de altura
até
é
que depende apenas da diferença de altura
, não do caminho. Em um percurso fechado
e
. Isso permite definir uma energia potencial
tal que
, caracterizando o caráter conservativo da força peso.
Resposta
- Porque, ao segurar a mala sem movê-la, o deslocamento é nulo
, e portanto o trabalho mecânico é zero. - Porque o trabalho da força peso entre dois pontos depende apenas da diferença de altura entre eles e o trabalho em percurso fechado é zero, permitindo a existência de uma energia potencial
.