Trabalho
Na Física, o termo trabalho é utilizado
quando falamos no Trabalho realizado por uma força, ou seja, o Trabalho
Mecânico. Uma força aplicada em um corpo realiza um trabalho quando
produz um deslocamento no corpo.
Utilizamos a letra grega tau minúscula () para expressar trabalho.
A unidade de Trabalho no SI é o Joule (J)
Quando uma força tem a mesma direção do movimento o trabalho realizado é positivo: >0;
Quando uma força tem direção oposta ao movimento o trabalho realizado é negativo: <0.
O trabalho resultante é obtido através da
soma dos trabalhos de cada força aplicada ao corpo, ou pelo cálculo da
força resultante no corpo.
Força paralela ao deslocamento
Quando a força é paralela ao deslocamento,
ou seja, o vetor deslocamento e a força não formam ângulo entre si,
calculamos o trabalho:
Exemplo:
Qual o trabalho realizado por um força
aplicada a um corpo de massa 5kg e que causa um aceleração de 1,5m/s² e
se desloca por uma distância de 100m?
Força não-paralela ao deslocamento
Sempre que a força não é paralela ao deslocamento, devemos decompor o vetor em suas componentes paralelas e perpendiculares:
Considerando a componente perpendicular da Força e a componente paralela da força.
Ou seja:
Quando o móvel se desloca na horizontal, apenas as forças paralelas ao deslocamento produzem trabalho. Logo:
Exemplo:
Uma força de intensidade 30N é aplicada a
um bloco formando um ângulo de 60° com o vetor deslocamento, que tem
valor absoluto igual a 3m. Qual o trabalho realizado por esta força?
Podemos considerar sempre este caso, onde
aparece o cosseno do ângulo, já que quando a força é paralela ao
deslocamento, seu ângulo é 0° e cos0°=1, isto pode ajudar a entender
porque quando a força é contrária ao deslocamento o trabalho é negativo,
já que:
O cosseno de um ângulo entre 90° e 180° é negativo, sendo cos180°=-1
Trabalho de uma força variável
Para calcular o trabalho de uma força que
varia devemos empregar técnicas de integração, que é uma técnica
matemática estudada no nível superior, mas para simplificar este
cálculo, podemos calcular este trabalho por meio do cálculo da área sob a
curva no diagrama
Calcular a área sob a curva é uma técnica válida para forças que não variam também.
Trabalho da força Peso
Para realizar o cálculo do trabalho da
força peso, devemos considerar a trajetória como a altura entre o corpo e
o ponto de origem, e a força a ser empregada, a força Peso.
Então: