Um operário empurra um engradado de repolhos (massa total m=14 kg ) sobre um piso de concreto com uma força horizontal constante F de módulo 40 N . Em um deslocamento retilineo de modulo d=0,50 m, a veloci-
dade do engradado diminui de v0=0,60 m / s para v= 0,20 m / s.
(a) Qual foi o trabalho realizado pela força F e sobre que sistema esse trabalho foi realizado?
(b) Qual é o aumento De da energia térmica do engradado edo piso?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um operário que empurra um engradado de repolhos com uma força constante sobre um piso de concreto. A gente vai trabalhar com conceitos de trabalho e energia térmica na física. Precisamos calcular o trabalho realizado pela força aplicada e entender como a energia térmica do sistema mudou.

Passo 2

Primeiro, vamos resolver a parte (a): Qual foi o trabalho realizado pela força F e sobre que sistema esse trabalho foi realizado?
O trabalho ( W) é uma medida de energia transferida quando uma força é aplicada sobre um objeto que se move na direção dessa força. A fórmula para calcular o trabalho é:
W = F cdot d cdot cos(theta)
Onde:
  • F é a força aplicada,
  • d é o deslocamento,
  • theta é o ângulo entre a força e o deslocamento.
No nosso caso, a força é horizontal e o deslocamento também é na horizontal, então theta = 0 graus e cos(0) = 1.
Dados:
  • F = 40, N
  • d = 0,50, m
Aplicando a fórmula:
W = 40, N times 0,50, m times 1 = 20, J
Então, o trabalho realizado pela força F é 20 J.
Quanto ao sistema sobre o qual o trabalho foi realizado, estamos analisando o engradado de repolhos. Portanto, o trabalho foi realizado sobre o engradado.

Passo 3

Agora, vamos para a parte (b): Qual é o aumento De da energia térmica do engradado ou do piso?
Primeiro, vamos entender o que está acontecendo com a energia. O engradado está desacelerando, o que significa que sua energia cinética está diminuindo. A diferença de energia é transformada em energia térmica devido ao atrito entre o engradado e o piso.
A energia cinética ( Ec) é dada por:
Ec = 12 m v^2
Onde:
  • m é a massa,
  • v é a velocidade.
Vamos calcular a energia cinética inicial ( Ec, inicial) e a final ( Ec, final):
Dados:
  • m = 14, kg
  • vinicial = 0,60, m/s
  • vfinal = 0,20, m/s
Calculando:
Ec, inicial = 12 times 14, kg times (0,60, m/s)^2 = 12 times 14 times 0,36 = 2,52, J
Ec, final = 12 times 14, kg times (0,20, m/s)^2 = 12 times 14 times 0,04 = 0,28, J
A variação da energia cinética é:
De
Esse decréscimo na energia cinética significa que 2,24 J de energia foram dissipada como energia térmica devido ao atrito.
Portanto, o aumento De da energia térmica do engradado e do piso é 2,24 J.

Resposta

(a) O trabalho realizado pela força F foi de 20 J e foi realizado sobre o engradado de repolhos.
(b) O aumento da energia térmica do engradado e do piso foi de 2,24 J.

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