B) Calcular o trabalho de cada uma das forças e o trabalho total sobre o bloco durante a subida, empregando a equação para cálculo do trabalho de uma força constante em trajetória retilínea.
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Precisamos calcular o trabalho feito por cada força que atua em um bloco enquanto ele está subindo, e também o trabalho total sobre o bloco durante essa subida. Para isso, vamos usar a equação do trabalho para uma força constante em uma trajetória retilínea. O conteúdo principal aqui é o conceito de trabalho na física, que envolve como as forças aplicadas a um objeto realizam movimento sobre ele.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula para calcular o trabalho de uma força constante:
Onde:
-
é o trabalho realizado pela força. -
é a magnitude da força aplicada. -
é o deslocamento na direção da força. -
é o ângulo entre a direção da força e a direção do deslocamento.
Essa fórmula nos diz que o trabalho depende de quanto a força empurra o objeto, o quanto o objeto se move nessa direção, e o quão alinhada está a força com o movimento.
Passo 3
Agora, vamos identificar todas as forças que estão atuando no bloco durante a subida. Geralmente, temos:
- Força Aplicada (
): a força que está empurrando ou puxando o bloco para cima. - Força da Gravidade (
): a força que puxa o bloco para baixo devido à gravidade. - Força de Atrito (
): a resistência que o bloco encontra ao se mover pela superfície. - Força Normal (
): a força perpendicular à superfície que suporta o bloco.
Passo 4
Vamos calcular o trabalho de cada uma dessas forças usando a fórmula que vimos.
-
Trabalho da Força Aplicada (
): - A força aplicada está na mesma direção do deslocamento (subida), então
.
- A força aplicada está na mesma direção do deslocamento (subida), então
-
Trabalho da Força da Gravidade (
): - A força da gravidade está na direção oposta ao deslocamento, então
.
- A força da gravidade está na direção oposta ao deslocamento, então
-
Trabalho da Força de Atrito (
): - A força de atrito também está oposta ao deslocamento, então
.
- A força de atrito também está oposta ao deslocamento, então
-
Trabalho da Força Normal (
): - A força normal é perpendicular ao deslocamento, então
.
Como o cosseno de 90° é zero, o trabalho da força normal é nulo. - A força normal é perpendicular ao deslocamento, então
Passo 5
Agora, vamos somar todos os trabalhos individuais para encontrar o trabalho total sobre o bloco durante a subida.
Simplificando:
Resposta
O trabalho total sobre o bloco durante a subida é:
Exercícios relacionados
Dados dois vetores,
e
. Ache o módulo de cada vetor.
Dados dois vetores,
e
. Ache o módulo e a direção da diferença vetorial
.
Considerando-se que durante a queda há dissipação de 15% da energia, determinar:
A) a energia cinética que a água torna disponível para a turbina em cada intervalo de tempo de 1,0 s.
A) a energia cinética que a água torna disponível para a turbina em cada intervalo de tempo de 1,0 s.
Determinar:
A) a intensidade da força aplicada ao elevador através do cabo.
A) a intensidade da força aplicada ao elevador através do cabo.