Trabalho realizado por forças constantes que atuam num sistema em qualquer direção

Transcrição

1 1 Trabalho realizado por forças constantes que atuam num sistema em qualquer direção A noção de trabalho Trabalho potente, resistente e nulo Trabalho realizado por mais do que uma força constante Representação gráfica do trabalho realizado por uma força constante

2 2 A noção de trabalho Em sistemas mecânicos há transferência de energia através da aplicação de forças que realizam trabalho. Na linguagem científica, o significado do termo «trabalho» será diferente do da linguagem corrente?

3 3 A noção de trabalho para haver realização de trabalho é necessário que exista uma força a atuar num sistema e que o ponto de aplicação dessa força se desloque no espaço. Em Física, trabalho é uma grandeza física escalar designada pela letra maiúscula W. Para calcular o trabalho realizado por uma Força constante, F, que atua num sistema W F ou W(F) considera-se:. a componente da força que atua na direção do movimento;. o valor do deslocamento do ponto de aplicação da força.

4 4 A noção de trabalho Deve ser considerada a componente da força que efetivamente faz deslocar o b1oco. Ela é a chamada componente ou projeção de F direção do movimento e designa-se por força eficaz,f ef A força eficaz é a componente da força responsável pelo trabalho realizado sobre o bloco. Também pode ser designada por F x tendo em conta o referencial convencionado

5 5 A noção de trabalho

6 6 A noção de trabalho

7 7 A noção de trabalho

8 8 Trabalho potente, resistente e nulo Aplicando a definição de trabalho às várias forças que atuam no bloco

9 9 Trabalho potente, resistente e nulo

10 10 Trabalho potente, resistente e nulo Exemplos de situações em que não há realização de trabalho

11 11 Trabalho potente, resistente e nulo

12 12 Trabalho potente, resistente e nulo

13 13 Trabalho potente, resistente e nulo

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15 15 Trabalho realizado por mais do que uma Força constante

16 16 Trabalho realizado por mais do que uma Força constante Duas formas diferentes, conduzindo ambas ao mesmo resultado 1. uma das formas de determinar o trabalho total realizado pelas quatro forças é calcular primeiro o trabalho de cada uma das forças e, depois, fazer a sua soma algébrica 2. A outra forma de determinar o trabalho total realizado pelas quatro forças é calcular, primeiro, a força resultante de todas as forças que atuam no sistema e, depois, determinar o trabalho dessa força resultante;

17 17 Trabalho realizado por mais do que uma Força constante A expressão anterior mostra a independência das forças que atuam num sistema, sela qual for o seu número

18 18 Trabalho realizado por mais do que uma Força constante

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23 23 Representação gráfica do trabalho realizado por uma TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA força constante CONSTANTE Pode representar-se o trabalho realizado pela força eficaz- num gráfico F ef = f (Δx), onde a intensidade da força eficaz é indicada no eixo das ordenadas e o deslocamento é indicado no eixo das abcissas. TRABALHO POTENTE OU MOTOR - POSITIVO

24 24 Representação gráfica do trabalho realizado por uma TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE força constante TRABALHO NULO

25 25 Representação gráfica do trabalho realizado por uma TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE força constante TRABALHO RESISTENTE - NEGATIVO

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29 29 A acção das forças dissipativas Num sistema, podem ocorrer fenómenos de dissipação de energia, que estão associados ao aquecimento e/ou deformação do sistema. A dissipação de energia ocorre porque parte da energia mecânica transferida ao sistema é transformada em energia não útil. As forças que originam esse tipo de fenómenos são designadas por forças dissipativas (ou resistivas). As forças de

30 30 A acção das forças dissipativas Em sistemas complexos, a transformação de parte da energia mecânica transfenda em energia interna manifesta-se, em geral, na elevação da temperatura do sistema, ou seja, no aumento da energia interna do sistema (aumento das energias cinética e potencial microscópicas das suas panículas constituintes). O aumento da energia interna é, Dulce normalmente, Campos transferido para a vizinhança do sistema sob a forma de

31 31 A acção das forças dissipativas Nos sistemas mecânicos, pelo modelo da partícula material, desprezam-se os fenómenos de aquecimento e de deformação, não tendo em conta as variaçoes de energia interna daí decorrentes É importante reconhecer a acção das forças dissipativas na diminuição da energia mecânica do sistema. Isto acontece porque as forças dissipativas se opoem sempre ao movimento, realízando assim um trabalho negativo ou resistente, que faz diminuir a energia do sistema. A esta diminuição de energia (mecânica) está associado um aumento da energia interna do sistema, embora este último facto

32 32 A acção das forças dissipativas - Exemplos Quando um corpo cai devido ao seu peso, em condiçoes reais, ele está igualmente sujeito à acção da resistência do ar, que é uma força que actua na direcção e no sentido contrários ao do movimento do corpo. Realiza trabalho negativo, o que faz diminuir a energía cinética do corpo. A essa diminuição da energía mecânica do corpo está associado - um aumento da sua energia interna, devido à fricção com as paíículas do ar e ao consequente aquecimento do corpo e das suas vizinhanças

33 33 A acção das forças dissipativas - Exemplos Ao entrar na atmosfera terrestre, o calor gerado devido à fricção é tão elevado que, se o Space Shuttle não tivesse uma cobertura resistente a altas temperaturas, arderia.

34 34 A acção das forças dissipativas - Exemplos

35 35 A acção das forças dissipativas - Exemplos quando um corpo se mover sobre uma superfície horizontal, sabemos que acaba por parar ao fim de algum tempo, devido às forças de atrito resultam das interacções que se estabelecem entre duas superfícies em contacto. Qualquer supedície - por mais polida e limpa que esteja - apresenta sempre, a nível microscópico, pequenas irregularidades.

36 36 A acção das forças dissipativas - Exemplos Devido a estas características microscópicas, as forças de atrito são, na realidade, inúmeras e dependentes das condições de contacto existentes. Ao aplicar o modelo da partícula material no estudo do moúmento do sistema, as inúmeras e variáveis forças de atrito são tomadas como sendo uma só força de atrito média constante a atuar num ponto o centro de massa do Dulce sistema. Campos

37 37 A acção das forças dissipativas - Exemplos Elas apresentam também vantagens Sem as forças de atrito, não se poderia caminhar, correr ou andar de bicicleta. Não se poderia segurar num lápis e, caso pudéssemos fazê-lo, ele não escreveria. Os pregos e os parafusos seriam inúteis, a roupa e os tecidos tricotados desfar-se-iam e os nós desatar-se-iam... as gotas de chuva poderiam causar danos enormes ao chegar ao solo, devido à elevadíssima velocidade de queda, A vida, tal como se conhece, seria impossível...