Um refrigerador de 95 Kg está parado sobre o solo. Quanto trabalho é necessário para movê-lo com velocidade constante por
sobre o solo contra uma força de atrito de
?
Passo 1
O enunciado pede: “Quanto trabalho é necessário para mover o refrigerador com velocidade constante por
sobre o solo contra uma força de atrito de
?”\n
Informações dadas:
Informações dadas:
- Massa do refrigerador:
. - Deslocamento horizontal:
. - Força de atrito (oposta ao movimento):
. - O movimento é com velocidade constante (isto é, aceleração nula).\n
Pergunta explícita: calcular o trabalho necessário (valor numérico e unidade).
Passo 2
Conceito útil: trabalho de uma força. Para uma força constante que age durante um deslocamento, o trabalho é dado por
onde:
-
é a força aplicada (módulo ), -
é o deslocamento (módulo ), -
é o ângulo entre e , -
é o trabalho (positivo se a força tem componente na direção do deslocamento, negativo se oposta).\n
Exemplo rápido: se uma força deé aplicada na mesma direção de um deslocamento de , então .
Passo 3
Interpretação da condição “velocidade constante”: aceleração é zero, logo a soma vetorial das forças horizontais é zero. Como a força de atrito é de
para trás, a força aplicada para frente deve ter módulo igual a
para equilibrar e manter velocidade constante. Então o módulo da força que eu preciso aplicar é
Passo 4
Observação sobre forças verticais: há peso e reação normal (normalmente
), mas o deslocamento é horizontal. O ângulo entre essas forças verticais e o deslocamento horizontal é
, assim o trabalho delas é
e
Portanto não precisamos considerar trabalho de peso ou normal para o trabalho total horizontal. A massa aparece só se precisássemos calcular a força de atrito a partir de um coeficiente; aqui a força de atrito já foi fornecida.
Passo 5
Cálculo do trabalho realizado pela força aplicada (que está na mesma direção do deslocamento,
):
Substituindo
e
:
Unidade: joules, então
.\n
Comentário físico final: esse é o trabalho positivo que eu preciso fornecer. A força de atrito realiza trabalho igual em módulo e negativo, , de modo que o trabalho total das forças sobre o refrigerador é zero (coerente com velocidade constante).
Comentário físico final: esse é o trabalho positivo que eu preciso fornecer. A força de atrito realiza trabalho igual em módulo e negativo,