Se você segura uma cadeira pesada, o trabalho que você faz é
Escolha uma opção:
◯ a. nulo, por que a cadeira não se move
◯ b. positivo, por que você se cansa
◯ c. negativo, por que está se opondo ao movimento natural da cadeira
◯ a. nulo, por que a cadeira não se move
◯ b. positivo, por que você se cansa
◯ c. negativo, por que está se opondo ao movimento natural da cadeira
Passo 1
O enunciado dá a situação: está segurando (mantendo imóvel) uma cadeira pesada. Pede para escolher qual das três opções descreve o trabalho que você faz sobre a cadeira:
- (a) nulo, porque a cadeira não se move;
- (b) positivo, porque você se cansa;
- (c) negativo, porque está se opondo ao movimento natural da cadeira.
Informações relevantes fornecidas: a cadeira está sendo segurada (presumivelmente sem deslocamento macroscópico), a força que você aplica é para contrabalançar o peso, e a questão quer declarar o sinal/valor do trabalho realizado.
Passo 2
Definição física de trabalho (mecânico): em mecânica clássica, o trabalho realizado por uma força constante é dado pelo produto escalar entre o vetor força e o vetor deslocamento. Escrevendo em fórmula:
ou, em forma escalar explícita,
onde:
-
é o trabalho (em joules, J); -
é o vetor força aplicada (em newtons, N) — aqui, a força que você exerce na cadeira; -
é o vetor deslocamento da cadeira (em metros, m); -
é o módulo da força, é o módulo do deslocamento; -
é o ângulo entre e .
Interpretação física simples: apenas a componente da força que age ao longo do deslocamento faz trabalho; se não há deslocamento, não há produto força × deslocamento.
Passo 3
Aplicação direta ao caso: na situação descrita você segura a cadeira sem movê‑la, portanto o deslocamento do objeto é nulo:
Substituindo na fórmula do trabalho:
Logo, o trabalho mecânico realizado por você sobre a cadeira, segundo a definição de trabalho na física, é igual a zero.
Passo 4
Explicação da dificuldade intuitiva (por que você se cansa mesmo com trabalho nulo): sentir cansaço não é a mesma coisa que fazer trabalho mecânico sobre o objeto. Os músculos consomem energia química e realizam processos internos (transformação de energia química em calor, contrações, circulação sanguínea etc.). Essa dissipação/consumo interno é trabalho metabólico dentro do corpo e produção de calor, mas não é trabalho mecânico transferido para a cadeira se a cadeira não se desloca. Portanto:
- trabalho mecânico sobre a cadeira =
quando ela não se move; - gasto energético do seu corpo pode ser grande independentemente disso.
Também vale notar casos próximos: se você levantar a cadeira verticalmente uma distância
, aí existe deslocamento e o trabalho que você realiza contra a gravidade é positivo:
(se
igual ao peso,
, então
). Mas enquanto não houver deslocamento, esse termo é nulo.
Passo 5
Resumo final: segundo a definição de trabalho em mecânica (produto força × deslocamento), como a cadeira não se desloca, o trabalho mecânico realizado por você sobre a cadeira é nulo.
Resposta
(a)