Trabalho e Energia
Trabalho Realizado por uma Força Constante
Um trabalhador empurra um bloco de
por uma distância de 31,3 pés (0.54 m ), ao longo de um chão nivelado, com uma velocidade constante através de uma força direcionada a
abaixo da horizontal. O coeficiente de atrito cinético é 0,21 . Qual é o trabalho que o trabalhador realiza sobre o bloco?
Trabalho Realizado por uma Força Constante
Um trabalhador empurra um bloco de
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz o seguinte: um cara empurra um bloco de massa
por uma distância
no chão, com uma força que forma ângulo de
para baixo em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético é
. Como o bloco se move com velocidade constante, a gente sabe que a força resultante é zero. A matéria aqui é Trabalho e Energia (mais especificamente trabalho de forças constantes) e usamos também equilíbrio de forças (segunda lei de Newton) para descobrir o valor da força aplicada e daí calcular o trabalho.
Passo 2
Primeiro, desenha mentalmente as forças no bloco:
- Peso para baixo:
. - Normal para cima:
. - Força de atrito para trás (oposta ao movimento):
. - Força aplicada
inclinada para baixo, que a gente decompõe em:
(horizontal, para a frente)
(vertical, para baixo).
Passo 3
Como a velocidade é constante, a soma das forças em cada direção é zero.
Na vertical ( ):
Na vertical (
Passo 4
Na horizontal (
):
Mas
, então
Agora a gente isola
:
Substituindo números (
,
,
,
):
Passo 5
Agora, trabalho é
, porque a distância é horizontal e o ângulo entre força e deslocamento é
:
Resposta
O trabalho realizado pelo trabalhador sobre o bloco é aproximadamente
.