A partir da definição do trabalho
realizado por uma força
constante em um deslocamento
,
- sob qual(quais) circunstância(s) este trabalho terá o maior valor possível?
- sob qual(quais) circunstância(s) este trabalho terá o menor valor possível?
- sob qual(quais) circunstância(s) este trabalho será nulo?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre trabalho realizado por uma força constante. A questão nos pede para identificar em quais situações o trabalho
será máximo, mínimo ou nulo. Para isso, vamos precisar entender a definição de trabalho na física e como ele se relaciona com a força e o deslocamento.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar de como calcular o trabalho realizado por uma força constante. A fórmula para o trabalho (
) é dada por:
Aqui,
é a força aplicada,
é o deslocamento, e
é o ângulo entre a direção da força e a direção do deslocamento. A parte
nos mostra como a direção da força influencia o trabalho realizado.
Passo 3
Agora, vamos analisar quando o trabalho será máximo. Para que o trabalho seja o maior possível, precisamos que o valor de
seja o máximo. Sabemos que o cosseno de um ângulo atinge seu valor máximo, que é 1, quando
. Isso significa que a força está na mesma direção do deslocamento.
Portanto, o trabalho será máximo quando a força e o deslocamento estiverem na mesma direção.
Passo 4
Em seguida, vamos ver quando o trabalho será mínimo. O valor mínimo de
é -1, que ocorre quando
. Nesse caso, a força está na direção oposta ao deslocamento.
Assim, o trabalho será mínimo quando a força e o deslocamento estiverem em direções opostas.
Passo 5
Por fim, vamos determinar quando o trabalho será nulo. O cosseno de 90 graus é 0, ou seja, quando
. Isso significa que a força está perpendicular ao deslocamento.
Então, o trabalho será nulo quando a força for perpendicular ao deslocamento.
Resposta
- Maior valor possível: Quando a força está na mesma direção do deslocamento (
). - Menor valor possível: Quando a força está na direção oposta ao deslocamento (
). - Trabalho nulo: Quando a força é perpendicular ao deslocamento (
).