Quantos Watt-minuto de trabalho é necessário para levantar um saco de cimento de massa
até uma altura de
? considere
.
Passo 1
O enunciado pede: “Quantos watt-minuto de trabalho são necessários para levantar um saco de cimento até uma altura de
?”\n
Dados fornecidos:
Dados fornecidos:
Passo 2
Conceito físico importante (explicação didática): para subir um objeto de massa
contra a gravidade até altura
, o trabalho mínimo necessário é igual ao aumento da energia potencial gravitacional. A fórmula é
onde:
-
é o trabalho (energia) em joules ( ); -
é a massa em quilogramas ( ); -
é a aceleração da gravidade em ; -
é a altura em metros ( ).\n
Essa fórmula vem da definição de energia potencial gravitacional: levantar o corpo aumenta sua energia potencial em , e esse aumento foi fornecido pelo trabalho realizado.
Passo 3
Calcular primeiramente a força-peso (peso)
do saco:
Substituindo os valores:
Faço a conta passo a passo:
e
, então
Este é o peso (força) do saco em newtons.
Passo 4
Agora o trabalho para elevar o saco até
é força vezes deslocamento (quando a força é vertical e constante):
Calculando:
Portanto são necessários
joules de energia.
Passo 5
Converter joules para watt-minutos (explicando a unidade): por definição
. Um watt-minuto é energia equivalente a produzir
durante
minuto:
Logo, para converter joules em watt-minutos dividimos por
:
Faço a divisão:
e sobra
, ou seja
. Portanto
Passo 6
Comentário sobre algarismos significativos e arredondamento: os dados têm
e
(duas casas significativas em
e duas em
), então relatar
está coerente com a precisão fornecida. Se preferir arredondar para duas cifras significativas, daríamos
, mas manterei o valor exato calculado com os dados fornecidos.