FÍSICA - I. Objetivos. Trabalho. Energia Cinética e Trabalho

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1 FÍSICA - I e Trabalho Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio Objetivos Utilizar os conceitos de trabalho e energia cinética para avaliar o movimento de partículas. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 2 Trabalho Trabalho de uma força constante (produto escalar) W = F d Podemos expressar o Trabalho físico como: W = F d cosθ Trabalho Positivo - 0º θ <90º Trabalho Negativo - 90º <θ 180º Unidade = Joule (J) = 1 N.m Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 3

2 Trabalho Se existirem várias forças realizando trabalho, o trabalho total é obtido somando-se o trabalho de cada força. F 2 F 3 F1 F n W = F1 x x1 + F2 x x Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 4 Trabalho Se considerarmos que o corpo é uma partícula, os deslocamentos serão iguais. O trabalho de várias forças será igual ao trabalho da força resultante. F 1 F 2 F 3 F n W = F x + F x +... W = 1x W = F ( F + F +...) 1x res, x 2x x 2x x Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 5 Trabalho Exemplo 01 Uma força de 12 N é exercida sobre uma caixa a um ângulo θ = 20º. A caixa se move uma distância de 3 m. Determinar o trabalho realizado pela força sobre a caixa. F θ x Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 6

3 está associada ao estado de movimento de um objeto. 1 K = m v 2 2 Energia cinética é uma grandeza escalar. Sua medida também é em Joules. Um objeto em repouso possui energia cinética nula. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 7 Exemplo 02 Uma mulher, cuja massa é de 50 kg, corre a 3,5 m/s. Determine o valor de sua energia cinética. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 8 Teorema do Trabalho- O trabalho total realizado sobre uma partícula é igual à variação de sua energia cinética: W = K = K f K i Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 9

4 Exemplo 03 Um caminhão de 3000 kg deve ser embarcado em um navio por meio de um guindaste que exerce uma força de 31 kn para cima sobre o veículo. Essa força, suficiente para vencer a força gravitacional e fazer com que o caminhão comece a subir, atua ao longo de uma distância de 2m. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 10 Exemplo 03 Determine: A. O trabalho realizado pelo guindaste; B. O trabalho realizado pela força gravitacional e; C. A velocidade de subida do caminhão após os 2 m. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 11 Exemplo 04 Durante o inverno você participa de uma corrida de trenós que cruza um lago gelado. Para iniciar o movimento, você puxa o trenó (massa total de 80 kg) com um força de 180 N a um ângulo de 20º em relação à horizontal. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 12

5 Exemplo 04 Determine: A. O trabalho realizado por você B. A velocidade final do trenó após se mover de uma distância x = 5m, admitindo que ele parte do repouso e que não haja atrito. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 13 Exemplo 05 Você empurra uma caixa rampa acima utilizando uma força horizontal F de 100 N. Para cada 5 m de distância ao longo da rampa a caixa altera em 3 m sua altura. Determine o trabalho realizado pela força F para cada 5m de seu movimento ao longo da rampa: F θ Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 14 Exemplo 05 A. Calculando diretamente o produto escalar de F pelo deslocamento s; B. Multiplicando o produto dos módulos de F e s; C. Obtendo F s (a componente da força na direção do deslocamento) e multiplicando-a pelo módulo do deslocamento; D. Obtendo a componente do deslocamento na direção da força e multiplicando-a pelo módulo da força. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 15

6 Exemplo 06 A uma partícula é imposto um deslocamento s ao longo de uma linha reta. s = 2miˆ 5mj ˆ Durante esse deslocamento, uma força constante F atua sobre a partícula. F = 3 Niˆ + 4Nj ˆ Determine o trabalho realizado pela força e a componente da força na direção do deslocamento. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 16 EXERCÍCIO EM CLASSE 01 Objetivos: Aplicar os conceitos de trabalho e energia para resolução de problemas mecânicos. Tempo de realização: 10 minutos Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 17 Referências RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; WALKER, J. Física 1. 7ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; KRANE, K. S. Física 1. 5ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para Cientistas e Engenheiros, v. 1: mecânica, oscilações e ondas, termodinâmica. 5ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 18