Para empurrar um caixote de 50 kg num piso sem atrito, um operário aplica uma força de 210 N , dirigida acima da horizontal. Se o caixote se desloca de 3 m , qual o trabalho executado sobre o caixote
a) pelo operário,
b) pelo peso do caixote e
c) pela força normal exercida pelo piso sobre o caixote?
d) Qual o trabalho total executado sobre o caixote?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um caixote de 50 kg que está sendo empurrado em um piso sem atrito. Um operário aplica uma força de 210 N, inclinada a acima da horizontal, e o caixote se desloca 3 metros. A matéria que estamos trabalhando aqui é Trabalho e Energia na Física. Para resolver esse exercício, vamos precisar entender como calcular o trabalho realizado por diferentes forças: a força aplicada pelo operário, o peso do caixote, a força normal e o trabalho total.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o trabalho realizado pelo operário. O trabalho ( ) é dado pela fórmula:
Onde:
  • é a força aplicada (210 N),
  • é o deslocamento (3 m),
  • é o ângulo entre a força e a direção do deslocamento ( ).
Vamos substituir os valores:
Calculando :

Passo 3

Agora, vamos calcular o trabalho realizado pelo peso do caixote. O peso ( ) é uma força que age verticalmente para baixo e o deslocamento é horizontal. O ângulo entre elas é , então:
Isso significa que o trabalho realizado pelo peso é zero, já que a força está perpendicular ao deslocamento.

Passo 4

Em seguida, vamos calcular o trabalho realizado pela força normal. A força normal ( ) é a força que a superfície exerce para cima, perpendicular ao deslocamento horizontal. Assim como o peso, o ângulo entre a força normal e o deslocamento é :
Portanto, o trabalho realizado pela força normal também é zero.

Passo 5

Por fim, vamos calcular o trabalho total realizado sobre o caixote. O trabalho total é a soma dos trabalhos realizados por todas as forças envolvidas:
á
Substituindo os valores que encontramos:

Resposta

a) O trabalho realizado pelo operário é de aproximadamente 592 J.
b) O trabalho realizado pelo peso do caixote é 0 J.
c) O trabalho realizado pela força normal exercida pelo piso sobre o caixote é 0 J.
d) O trabalho total executado sobre o caixote é de aproximadamente 592 J.

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