AULA 1 física 1
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FÍSICA 1
Aula 1 - TRABALHO E ENERGIA
Prof. Me. Felippe Benavente Canteras
Jaguariúna, 29 de abril de 2014
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TRABALHODEFINIÇÃO
Estudar para prova
Andar de bicicleta
Carregar uma mochila
Empurrar um carro
Atividades que requerem esforço físico e/ou mental...
Mas e na física???
Trabalho é a transferência de energia através da aplicação de uma força!!!Se não existir energia transferida, o trabalho realizado é zero!!!
No cotidiano...
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Trabalho realizado por uma força constante
Normalmente dizemos que:
ou
J N m
J N m
Não é tão simples assim... Devemos sempre levar em consideração o SENTIDO do deslocamento do objeto e da aplicação da força...
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Trabalho realizado por uma força constante
Nesse caso, força e deslocamento estão no mesmo sentido! Portando, aplica-se a regra...
Nesse caso, é necessário DECOMPOR a força para descobrir sua componente no sentido do movimento...
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Problema Prático 1
Uma força de 12N é exercida sobre uma caixa a um ângulo θ = 20º , como na figura (b) do slide anterior. Qual é o trabalho realizado pela força sobre a caixa, quando esta se move de uma distância de 3,0m sobre a mesa?
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Trabalho realizado por uma força constante
Existe trabalho negativo?
Trabalho POSITIVO – Força e Deslocamento no mesmo sentido!!! (força “ajuda” o movimento)
Trabalho NEGATIVO – Força e Deslocamento em sentidos opostos!!!(força “atrapalha” o movimento)
CUIDADO SEMPRE COM O SENTIDO DA FORÇA E DO MOVIMENTO!!!
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Trabalho realizado por uma força constante
E quando existem várias forças atuantes sobre um mesmo corpo?
Devemos encontrar o trabalho realizado por cada uma das forças e efetuar sua soma!!! (Trabalho resultante)
Caso as forças estejam restritas ao mesmo eixo do deslocamento, podemos efetuar a somatória das forças (tomando cuidado com o sinal, que é definido pelo sentido de cada força) e depois efetuar o cálculo do trabalho resultante.
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Problema Prático 2
Um caminhão de 3000 kg deve ser carregado para dentro de um navio por um guindaste que exerce uma força para cima de 31kN sobre o caminhão. Esta força é intensa o suficiente para suplantar a força gravitacional e manter o caminhão em movimento para cima, e é aplicada ao longo de uma distância de 2m. Encontre:
a)O trabalho realizado sobre o caminhão pelo guindaste;
b)O trabalho realizado sobre o caminhão pela gravidade;
c)O trabalho resultante realizado sobre o caminhão.
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RELEMBRANDO...Energia cinética é a energia que está relacionada ao movimento de um corpo...
ou
Teorema Trabalho-Energia Cinética
Relação entre energia cinética e trabalho...
2ª Lei de Newton...
Lembrando que trabalho é...
Portanto....
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Teorema Trabalho-Energia CinéticaFres constante... Aceleração constante... Equação de cinemática!!!
Isolando...
Substituindo na fórmula do trabalho...
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Problema Prático 3Durante as férias de inverno, você participa de uma corrida de trenós em um lago congelado. Nesta corrida, cada trenó é puxado por uma pessoa, e não por cães. Na corrida, você puxa o trenó (de massa total de 80kg) com uma força de 180N a 40º acima da horizontal. Supondo que o trenó parte do repouso, não existe atrito e que andamos 5m, responda:
a)Qual é o trabalho que você realiza?;
b)Qual é a velocidade final do trenó?
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Seno de um ânguloÉ dado pela razão entre os lados que formam o outro ângulo agudo, dado pela ordem :
Cosseno de um ânguloCosseno: É a razão entre a medida do cateto adjacente e a medida da hipotenusa e é dado pela razão entre os lados que formam o próprio ângulo agudo, dado pela ordem:
Tangente de um ânguloÉ dado pela razão entre o Seno e o Cosseno de um ângulo, ou entre os catetos, dado pela seguinte ordem::
Estudos do triângulo retângulo
OBS: A soma dos ângulos internos de um triângulo sempre devem dar 180o
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Problema Prático 4Um bloco de massa 10kg é empurrado por uma força horizontal e acaba subindo até o topo de uma rampa, que fica a uma altura de 4m do solo. Sabendo que a rampa forma um ângulo de 60º com a superfície do chão, calcule:
a)o trabalho realizado para que o bloco atingisse o topo da rampa.
b)A velocidade final do bloco ao atingir o topo da rampa.
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Um corpo de massa 19kg está em movimento. Durante um certo intervalo de tempo, sua velocidade passa de 10m/s para 40m/s.
Qual o trabalho realizado pela força resultante sobre o corpo nesse intervalo de tempo?
Problema Prático 5
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Problema Prático 6
Um bloco de 6Kg escorrega 1,5m abaixo sobre um plano inclinado sem atrito que forma um ângulo de 30º com a horizontal. Sabendo que o corpo parte do repouso, calcule:
a)O trabalho resultante na descida do bloco;
b) A velocidade do bloco quando ele atinge o solo.
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Problema Prático 7
Um corpo de massa 5kg é abandonado a partir do repouso de uma altura de 25m. Considerando que não existam forças dissipativas, calcule :
a)A energia potencial gravitacional do objeto antes dele ser solto;
b) O trabalho realizado pela força da gravidade;
c) A velocidade que o corpo atinge o solo.
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Trabalho realizado por uma força variável
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Referências Bibliográficas
TIPLER, P.A .; Física para cientistas e engenheiros. Volume 1. Editora LTC. Rio de Janeiro. 2009.
SEARS, S. W., et al Física. Volume 1. 2a Edição Editora LTC. Rio de Janeiro. 1985
HALLIDAY, D.; et al Física 1. 5a Edição. Edição Editora LTC. Rio de Janeiro. 2008.