Para entender sobre a força do trabalho, que é muito utilizada em vários assuntos da física, é necessário compreender previamente o que é o trabalho. Dessa forma, aprofunde os seus conhecimentos a seguir.
Basicamente, o trabalho representa a energia que é transferida de um corpo para aplicação de uma força, que costuma ocorrer durante um deslocamento. Ou seja, o trabalho é considerado uma grandeza física relacionada à força.
Bem como, apesar da força do trabalho e do deslocamento serem vetoriais, no geral, o trabalho é uma grandeza escalar. Sendo assim, isso significa que é representada por uma unidade de medida e possui um valor numérico.
Nesse ínterim, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, sua unidade de medida é N.m, conhecida como joule (J). O nome foi escolhido por causa de um físico que contribuiu bastante nos estudos na física, chamado James Prescott Joule (1818 – 1889).
Cálculo e utilidade da força do trabalho
A fórmula utilizada para realizar o cálculo da força do trabalho é T = F . d . cos θ. Sendo assim, o F representa a força em newtons, o d representa o deslocamento em metros e o cos é o ângulo formado entre o F e o d.
Com isso, os resultados obtidos através dos cálculos contribuem em vários estudos. Além disso, existem diversos tipos de força e, consequentemente, cada uma delas possui características próprias.
Todavia, é preciso saber que a energia é de suma importância no corpo para que possa realizar o trabalho. Nesse ínterim, é possível observar no nosso dia a dia que muitas atividades que realizamos dependem de uma energia.
Portanto, quando um corpo realiza um trabalho, um pouco da sua energia se transforma em outro tipo de energia.
Direção do deslocamento
Em suma, é correto afirmar que o trabalho é realizado quando a força se encontra na mesma direção do deslocamento. Sendo assim, o resultado de uma força na direção oposta é negativo.
Nesse sentido, o trabalho não existe, caso o ângulo entre força e distância for igual a 90º, pois o cosseno é zero. Em outras palavras, forças perpendiculares do deslocamento não realizam trabalho.
Ao se tratar de movimento de um corpo, temos o trabalho motor (a favor do movimento) e o trabalho resistente (oposto ao movimento). No primeiro caso, o que ocorre é o acréscimo da energia cinética. Já no trabalho resistente, temos a redução ou, até mesmo, a transformação da energia em outra.
Tipos de força do trabalho
Como dito anteriormente, existem várias forças e cada uma possui suas particularidades e importâncias, sendo elas:
Força Constante
A força constante é a mais comum, definida pela fórmula: T = F.d. Ela é a que produz o deslocamento. Por isso, o seu sentido é que decide se o trabalho é negativo ou positivo.
Força Peso
Em suma, é o trabalho definido pelo tanto de energia que é preciso para levantar um corpo do solo. Nesse caso, utiliza-se da gravidade. Além disso, este tipo de força é utilizada quando um corpo é jogado de uma determinada altura, causando um deslocamento.
Por outro lado, se o corpo está caindo significa que o trabalho é motor. Caso o corpo esteja sendo elevado, então temos um trabalho resistente.
Sua fórmula é P = m.g. Entretanto, o seu trabalho é calculado por: T = mgh. Sendo que, m é massa do corpo, g é a gravidade e h é a altura. Todos utilizam sua própria unidade de medida.
Força Elétrica
O trabalho de uma força elétrica é realizado com a carga e o potencial elétrico. Sendo assim, a fórmula é: T = q. deltaU
- T – trabalho (J)
- q – carga elétrica (C)
- DeltaU – a diferença entre o potencial – (volts)
Força do trabalho variável
Como visto anteriormente, os cálculos acima são utilizados para forças constantes, no caso do trabalho de uma força variável. Neste caso, utiliza-se o gráfico F/d, que é basicamente um gráfico usado para relacionar a força com o deslocamento.
Tendo um gráfico F/d é possível ter resultados através do cálculo da área do gráfico.
Força Elástica
No caso da força elástica, utiliza-se uma mola, o que faz que tenha alteração no comprimento, mas depois retorne ao seu tamanho normal. Portanto, ela não é uma força constante.
O trabalho da força elástica é conservativo, pois não depende da trajetória. Bem como, o seu trabalho é definido pela fórmula: T = k.x²/2.
Sendo assim, k é a constante elástica da mola e x é a deformação da mola. O resultado é positivo sempre que a mola esteja retornando ao seu tamanho real e negativo se estiver sendo comprimida.
Teorema do trabalho e da energia cinética
Em suma, é a quantidade de trabalho que é colocado sobre um corpo levando em consideração a sua energia cinética. Lembrando que todo o trabalho traz uma variação na energia cinética, seja aumentando-a ou diminuindo-a.
Em outras palavras, a variação de energia cinética é semelhante ou trabalho exercido. Por isso, um corpo só pode ter variação na sua energia cinética caso tenha sido exercido um trabalho sobre ele.
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Fontes: Brasil Escola, Toda Matéria, Só Física, Quero Bolsa e Mundo Educação
Imagens: Blog Professor Ferretto, Os fundamentos da física, MTB Brasilia, Prepara Enem, Youtube Brasil Escola, Toda Matéria, Quero Bolsa, Blog Professor Ferretto e Blog Biologia Total.
