Para determinar o trabalho executado sobre um objeto, calculamos o produto entre a força e o deslocamento na direção da força que o objeto sofreu. A unidade do SI para o trabalho é J (joule) em homenagem à James Prescott Joule, físico inglês que contribuiu muito para a termodinâmica. Relacione a unidade de trabalho com as unidades de tempo, massa e comprimento do SI.
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Queremos relacionar a unidade de trabalho no Sistema Internacional de Unidades (SI), que é o joule (J), com as unidades básicas de tempo (segundo, s), massa (quilograma, kg) e comprimento (metro, m). Para isso, vamos precisar entender como o joule se expressa em termos dessas unidades básicas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que trabalho (W) é definido como o produto da força (F) pelo deslocamento (d) na direção da força. Matemáticamente, isso é escrito como:
Aqui, o trabalho é medido em joules (J), a força em newtons (N) e o deslocamento em metros (m).
Passo 3
Agora, precisamos expressar o newton (N), que é a unidade de força no SI, em termos das unidades básicas. Sabemos que força é massa multiplicada pela aceleração, ou seja:
A unidade de massa é o quilograma (kg) e a aceleração é medida em metros por segundo ao quadrado (m/s²). Portanto, um newton é:
Passo 4
Agora, substituímos a expressão da força na fórmula do trabalho:
Multiplicando as unidades:
Resposta
A unidade de trabalho no SI, o joule (J), pode ser relacionada às unidades de tempo, massa e comprimento da seguinte forma:
Exercícios relacionados
Faça uma estimativa de: quantos prótons há no corpo de uma pessoa de peso e estatura medianos;
Faça uma estimativa de: quantos grãos de arroz estão contidos num pacote de 1 kg de arroz.
Exprima em notação científica os seguintes números: 10! (lembrando que 10 !
)
Suponha que um colega queira lhe vender um colar que diz ser de ouro puro. Porém, você tem dúvidas e pensa que o colar pode ser apenas folheado a ouro. Proponha um experimento a partir do qual você poderia verificar se o colar é ou não de ouro puro sem danificá-lo.