Quando um livio desliza ao longo do topo de uma mesa, a força de atrito realiza um trabalho negativo sobre ele. A força de atrito nunca pode realizar um trabalho positivo? Explique. (Sugestão: pense em uma caixa apoiada na traseira de um caminhão.)
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está nos perguntando. Quando uma pessoa desliza sobre o topo de uma mesa, a força de atrito realiza um trabalho negativo. A pergunta é: essa força de atrito nunca pode realizar um trabalho positivo? Para responder isso, vamos precisar entender o conceito de trabalho realizado por forças e como a direção da força em relação ao deslocamento influencia esse trabalho.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é trabalho na física. O trabalho (
) realizado por uma força é dado pela fórmula:
onde:
-
é a intensidade da força, -
é o deslocamento, -
é o ângulo entre a direção da força e a direção do deslocamento.
Passo 3
Se o ângulo
for 0 graus, ou seja, se a força e o deslocamento estiverem na mesma direção, o cosseno de 0 é 1, e o trabalho será positivo. Se o ângulo for 180 graus, a força está na direção oposta ao deslocamento, e o cosseno de 180 é -1, resultando em um trabalho negativo.
Passo 4
Normalmente, a força de atrito atua na direção oposta ao movimento, realizando trabalho negativo, porque ela retira energia do sistema, como no exemplo da pessoa deslizando sobre a mesa.
Passo 5
No entanto, existem situações onde a força de atrito pode realizar trabalho positivo. Vamos considerar o exemplo sugerido: uma caixa apoiada na traseira de um caminhão.
Passo 6
Quando o caminhão está acelerando, a força de atrito entre a caixa e o caminhão impede que a caixa deslize para trás. Nesse caso, a força de atrito atua na mesma direção do deslocamento da caixa (que é na direção da aceleração do caminhão).
Passo 7
Aplicando a fórmula do trabalho:
Como o cosseno de 0 é 1, o trabalho realizado pela força de atrito é positivo.
Resposta
Sim, a força de atrito pode realizar trabalho positivo. No exemplo da caixa apoiada na traseira de um caminhão em aceleração, a força de atrito age na mesma direção do deslocamento da caixa, realizando um trabalho positivo.