Suponha que uma força
empurra um treno de 10 kg que está inicialmente em repouso em
. Use o teorema do trabalho e energia para achar a velocidade do treno em
. Despreze o atrito.
Passo 1
O enunciado pede a velocidade final de um trem de massa
kg, inicialmente em repouso em
, quando ele chega em
m, sabendo-se que a força
varia com
conforme o gráfico dado. Como não há atrito, usaremos o Teorema Trabalho–Energia: o trabalho da força
entre
e
é igual à variação da energia cinética do trem. Precisamos então calcular a área sob a curva
de
a
(que é o trabalho) e igualar a
.
Passo 2
De
até
m, o gráfico de
é um triângulo de base
m e altura
N. O trabalho nessa região é
Passo 3
De
m até
m,
forma outro triângulo de base
m (de 8 a 12) e altura
N. O trabalho nessa região é
Passo 4
Somando os dois trabalhos, obtemos o trabalho total realizado pela força entre 0 e 12 m:
Passo 5
Pelo Teorema Trabalho–Energia,
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