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?
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:
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.