Halliday - Vol.1 - Ed. 8 - Capítulo 7 – Problemas Adicionais – Questão 63
(Capítulo 7 – Problemas Adicionais - Exercício 63) Um cavalo puxa uma carroça com uma força de que faz um ângulo de para cima com a horizontal e se move com uma velocidade de . (a) Que trabalho a força realiza em ? (b) Qual é a potência média desenvolvida pela força em horse-power?
Passo 1
Falaaaa galera, vamos lá pra questão do cavalo
Logo no início desta questão já nos assustamos com as unidades fora do SI, né? Mas vamos com calma.
Primeiro, como a força do cavalo que atua sobre a carroça é constante, então podemos usar a seguinte relação para calcular o trabalho da força:
Além disso, devemos perceber que o enunciado diz que a carroça se move com velocidade constante, portanto, podemos determinar o deslocamento usando a seguinte relação:
E lembrar que a potência média pode ser calculada usando a seguinte relação:
Para resolver esta questão, vamos usar a unidade de comprimento como sendo , a unidade de força e a unidade de tempo . Para tanto, para fazer a conversão de para devemos multiplicar o deslocamento por um fator de , para converter que para , devemos multiplicar o tempo por um fator de , e de para , também multiplicaremos o tempo por um fato de , show? Então vamos prosseguir. Por fim, neste problema devemos saber também que .
Passo 2
Vamos começar determinando o deslocamento da carroça usando a e considerando :
Obs: Os valores entre parênteses são os fatores de conversão explicitado no passo anterior para transformar todas as unidades dada no problema para as unidades explicitadas no passo anterior.
Passo 3
Como o enunciado nos diz o módulo da força que o cavalo exerce sobre a carroça, o ângulo entre a força e o deslocamente, e nós calculamos o deslocamento no passo anterior, então podemos aplicar a para determinar o trabalho desta força:
Passo 4
Com o trabalho calculado, podemos calcular a portência média a partir da :
Obs: foi usando novamente o fator de conversão entre parênteses para facilitar a visualização.
Por fim, como o enunciado pede a potência média medida pela força em , então dividiremos o resultado acima por um fator de conversão de explicitado no passo inicial. Assim:
Resposta
- ;
- .