Trabalho, Energia e suas Formas

Estamos acostumados a escutar nos noticiários a importância de economizarmos energia e logo nos vem à mente a energia elétrica, pois esta é na verdade a mais comum, e quase tudo que usamos dentro de nossas casas funcionam com a energia elétrica. Mas a energia elétrica é apenas uma das formas de energia das várias formas que estão presentes no nosso dia a dia. Qualquer que seja a forma de energia, sempre vai haver a conversão de uma delas em outra de tal maneira que a energia estará sempre se transformando em formas diferentes.

Um exemplo simples do que mencionamos acima está dentro de nossas casas. O fogão elétrico ao ser ligado provoca uma faísca queimando o gás que contém energia química nas suas moléculas e que são liberadas aquecendo, por exemplo, a chaleira que contém água. A energia térmica produzida pelo aquecimento desta água produz vapor que, por sua vez, pode empurrar a tampa da chaleira movimentando-a, podendo até cair dependendo da pressão do vapor. Neste exemplo vemos algumas formas de energia (energia elétrica, energia química, energia térmica e energia potencial gravitacional, que se transformam em energia cinética quando a tampa cai adquirindo velocidade).

Trabalho Uma Transferência de Energia

O conceito de energia é difícil de definirmos, mas todos nos entendemos quando ouvimos alguém dizer: aquele menino tem muita energia, veja como ele é agitado. Faltou-me energia para subir aquela ladeira.  O sol é uma grande fonte de energia.

Os físicos encontraram uma maneira de dar a definição de energia definido-a como: Energia é a capacidade de realizar trabalho. Entendendo-se como trabalho a energia que um corpo adquire ao deslocar-se de certa distância quando uma força age sobre ele na direção do seu deslocamento.

trabalho

 A figura 1 representa o trabalho de uma força constante na direção do deslocamento, onde este trabalho é dado pelo produto da força X o deslocamento. Este trabalho mede a energia transferida ao corpo cuja unidade é dada em joules (J).  1J=1N.1m . A energia correspondente a 1J é o produto da força de 1N que provoca um deslocamento de 1m. O joule (1J) é a unidade do SI (sistema internacional de Unidades). A  figura 2 representa o trabalho de uma força inclinada de um ângulo θ, onde a sua componente na direção do deslocamento é FX , dado por: FX =Fcosθ , portanto, é dado por: Fcosθ.d.

A maneira como definimos trabalho acima só é válido quando a força aplicada ao corpo for constante, mas o trabalho pode ser realizado por uma força variável e uma maneira de calcularmos o trabalho de uma força variável é determinando a área sob a curva da força e o eixo deslocamento. Um exemplo de força variável é a força elástica.

trabalho-grafico

Efeitos do trabalho

Quando a força a tua de forma a favorecer o movimento, ou seja, aumentar a velocidade do corpo dizemos que o trabalho é positivo, caso o seu efeito seja diminuir a velocidade do corpo, força contrária ao movimento, dizemos que ele é negativo e quando o efeito é nulo a força não altera a velocidade dizemos a força é perpendicular ao deslocamento.

Exercícios/Exemplos

 Um corpo está sendo puxado por uma força horizontal, Sendo F= 30N e o deslocamento de 5m, determine a energia transferida para o corpo ao término deste deslocamento.

Solução:

A força é constante e, portanto, o trabalho é determinado diretamente por:

Г= F.d= 30N. 5m = 150J

Um corpo está sendo puxado por uma força inclinada de 60º com a horizontal, Sendo F= 30N e o deslocamento de 5m, determine o valor da energia transferida ao bloco ao término deste deslocamento.

Solução:

Temos que determinar o trabalho da força na direção do deslocamento, portanto temos:

Г=F.cosθ.d = 30 N. cos60°.5m= 75 J.

Observação: Durante a execução da simulação esqueci de falar da força normal ( N ), que o piso exerce sobre o bloco, porém tal como o peso não interfere no trabalho, pois ela é perpendicular ao deslocamento.

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