O que significa trabalho negativo em regime permanente e de um exemplo.
Passo 1
O enunciado pede para explicar o que significa trabalho negativo em regime permanente. O conteúdo-chave aqui é o teorema do trabalho e energia cinética (ou, em geral, o balanço de energia), e a definição de trabalho de uma força sobre um corpo em movimento. Em regime permanente, a energia cinética do corpo não se altera (
), então o somatório dos trabalhos de todas as forças deve ser zero.
Passo 2
Em regime permanente temos
Pelo teorema do trabalho e energia cinética,
Isto significa que as energias fornecidas por algumas forças (trabalho positivo) são exatamente compensadas pelas energias retiradas por outras forças (trabalho negativo).
Passo 3
Definição de trabalho de uma força
ao longo de um deslocamento
:
Se o ângulo
entre
e
satisfaz
(força e deslocamento possuem sentidos opostos), então
e o trabalho é negativo.
Passo 4
Interpretação do trabalho negativo: significa que essa força retira energia do sistema, convertendo-a em outra forma (por exemplo, calor, som, deformação). Em regime permanente essa energia retirada deve ser fornecida por outras forças (trabalho positivo) para manter a velocidade constante.
Passo 5
Exemplo prático: um bloco desliza com velocidade constante
sobre um plano rugoso. A força de atrito cinético
atua sempre contrária ao deslocamento. Num deslocamento de comprimento
:
Esse trabalho é negativo e representa a energia dissipada em calor. Para que o bloco não pare (regime permanente), uma força de tração
realiza trabalho positivo de mesmo valor
, de modo que
Resposta
Trabalho negativo em regime permanente é o trabalho realizado por uma força que age no sentido oposto ao deslocamento, retirando energia do sistema; essa energia deve ser suprida por trabalho positivo de outras forças para manter a energia cinética constante. Exemplo: o trabalho da força de atrito
em um bloco deslizando com velocidade constante.