Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 7.1 - Ex. 2
Um saco de farinha de 5,0 kg é elevado verticalmente até uma altura de 15,0 m com uma velocidade constante de 3,5 m/s. a) Qual é o módulo da força necessária? b) Qual é o trabalho realizado por essa força sobre o saco? Em que se transforma esse trabalho?
Letra a)
Passo 1
Opa, bora lá! Queremos saber a força necessária pra levantar um saco de farinha de a uma altura de a uma velocidade constante de .
O módulo de uma força é dado por:
No entanto, no problema descrito a velocidade a qual se eleva o saco de farinha é constante! Isso significa então que não há aceleração durante o movimento. Mas calma lá!
O corpo é elevado VERTICALMENTE, o que nos implica dizer que existe a ação da gravidade sobre o corpo e que seu peso é igual ao módulo da força aplicada:
Como :
Tudo bem até aqui? Se sim, agora basta substituir os valores de massa e gravidade:
Passo 2
Agora a letra (b) qual é o trabalho realizado por essa força sobre o saco?!
Sabemos que o trabalho é definido pela multiplicação da força pelo deslocamento:
Também sabemos que o deslocamento dado na questão é 15,0 m e que a força foi calculada no item anterior. Sendo assim, basta apenas substituir os dados referentes:
Passo 3
Ah! Mais uma coisa! A questão pergunta em qual tipo de energia esse trabalho é transformado!
Por se tratar de elevar um objeto a uma altura definida, temos a ação da gravidade e da massa do mesmo no movimento então aqui a energia é transformada em energia potencial gravitacional!
Prontinho!
Resposta
Letra a) O módulo da força aplicada é F = 49 N.
Letra b): O trabalho é transformado em energia potencial gravitacional e é equivalente a W = 735 J.