Uma viga de massa é levantada por um guindaste a uma altura de para construção de um prédio. Determine o trabalho realizado pela força peso.
Dado: considere a aceleração da gravidade igual a .
Passo 1
Vamos começar desenhando o problema:
Perceba que desenhamos o deslocamento de para cima, pois a viga sobe acima do solo, enquanto o peso aponta para baixo.
Passo 2
Como não sabemos qual é o valor o peso, vamos calcular através da fórmula:
Como sabemos o valor da massa:
E o valo da aceleração da gravidade:
Podemos substituir na fórmula do peso:
E encontraremos:
Fazendo essa multiplicação, encontramos:
Passo 3
Agora que já sabemos quanto a força peso vale e o deslocamento, vamos lembrar a fórmula para calcular o trabalho realizado:
Nesse exemplo, podemos substituir a força pelo peso :
Temos que multiplicar o peso, o deslocamento e o cosseno do ângulo entre os vetores peso e deslocamento.
Passo 4
Vamos substituir o valor do peso que calculamos:
Enquanto o deslocamento dado no enunciado foi igual a:
Vemos que o vetor deslocamento e o vetor força peso apontam para direções opostas:
Logo o ângulo entre eles é igual a :
Então, o cosseno do ângulo é igual a:
E por último, o trabalho foi igual a:
Substituindo os valores na equação:
Temos:
Pronto, chegamos no trabalho final! Ele é negativo porque a força se opõe ao deslocamento!