Prof Roberto FilhoProf Roberto Filho

TEN GuilhermeTEN Guilherme

Fontes de consulta: Para Viver Juntos – Cap 6, págs 166-194Barros e Paulino - Unid 2, Cap 7 e 8, págs 87-1161

OBJETIVOS DA AULA

Reconhecer o conceito físico de trabalho;

Calcular energia utilizada para realizar trabalho;

Reconhecer diferentes formas de energia;

Aplicar o conhecimento construído em situações que envolvam máquinas simples.

2

No dia-a-dia, denominamos “trabalho” qualquer

atividade que exija esforço físico ou mental. Na Física, trabalho é uma forma de transferência de

energia que é medida em Joule ( J ) (ou N.m). Para que ocorra, é necessário a atuação de uma força.

T = F.ΔS.cosα ou T = F.d.cosα

Sendo, F a força aplicada; ΔS o deslocamento; e cosα o cosseno do ângulo entre o deslocamento e a força aplicada.

O que é trabalho?

3

Exemplo

F = 10 N

d ou ∆S = 5 m

60°

T = F. ∆S. cos 60°

cos 60° = 0,5 então

T = 10.5.0,5T = 25 J

4

O valor do trabalho pode ser positivo, negativo

ou nulo. Se a força for variável, pode ser calculado pela

área da figura do gráfico FxΔS.

O que é trabalho?

5

Potência e Rendimento

Potência é a relação entre o trabalho executado e o tempo que levamos para executá-lo.

P = T . Δt

A potência é medida em Watt, que equivale a J/s. Rendimento (η) é a razão entre a potência de uma

máquina (PU) e a potência total (PT) fornecida à ela, medida em porcentagem.

η = PU . 100%

PT

6

É a capacidade de realizar trabalho

(movimento ou transformação) ou realizar uma função.

Pode sofrer mudanças quanto às formas.

A quantidade de energia não muda antes e depois da transformação.

O que é energia?

7

Resumindo...

8

Energia cinética. Energia potencial gravitacional. Energia potencial elástica. Energia mecânica. Energia térmica. Energia eletromagnética. Energia química. Energia nuclear.

Formas de energia

9

Formas de energia

10

Formas de energia

11

Formas de energia

Energia mecânica: é a soma de todas as energias que dependem da posição e da velocidade de um corpo. Geralmente descrita pela fórmula:

EM = EPG + EPEL + EC

Sendo, EPG a energia potencial gravitacional; EPEL a energia potencial elástica e EC a energia cinética.

12

Objetos ou instrumentos que facilitam a

execução de diferentes tarefas, transformando energia ou transmitindo força de um ponto a outro.

São constituídas de uma só peça. Combinando duas ou mais podemos obter máquinas compostas.

Em toda máquina existe uma força aplicada (força motora), um ponto de apoio (superfície) e uma força resistente.

Podem ser, principalmente: alavancas, engrenagens, rodas e planos inclinados.

Máquinas simples

13

Máquinas simples

14

Máquinas simples

15

Alavancas

16

Alavancas

FP . D1 = FR . D2D1 D2

17

Um bloco é arrastado ao longo de 5 m num plano horizontal por uma força constante, de módulo F = 20 N, horizontal e no mesmo sentido do deslocamento. Determine o trabalho da força F: (dado: cos0° = 1)T = F.d.cos0°T = 20.5.1 = 100JO mesmo bloco agora é arrastado ainda num plano horizontal por 5 m e com F = 20 N, mas agora exercida numa direção que forma 60° com o vetor do deslocamento. Determine o trabalho da força F: (dado: cos60° = 0,5)T = F.d.cos60°

T = 20.5.0,5 = 50J

Exercícios resolvidos

18

A potência disponível de uma queda-d’água é de 600kW. Qual a potência útil que pode ser obtida dessa queda-d’água utilizando-se uma máquina hidráulica cujo rendimento é 60%?

η = (PU/PT).100%

60 = (PU/600).100

PU = 0,6.600 = 360kW

Exercícios resolvidos

19

Um bloco de massa m = 0,5kg oscila preso a uma mola de constante k = 20N/m, pendurada num suporte colocado sobre uma mesa. Num dado instante o bloco está a 0,4m de altura em relação à mesa, com velocidade de 2m/s, alongando a mola 10cm em relação à sua posição de repouso. Qual a energia mecânica desse bloco, nesse instante, em relação à mesa? (adote g = 10m/s²)EC = ½.0,5.2² = 1J

EPG = 0,5.10.0,4 = 2J

EPEL = ½.20.0,1² = 0,1J

EM = EC + EPEL + EPG = 1 + 0,1 + 2 = 3,1J

Exercícios resolvidos

20

Um corpo de massa 2kg está caindo com velocidade de módulo 6m/s e está a 1,5m de altura do solo. Adotando g = 10m/s², determine sua energia mecânica em relação ao solo.EC = ½.2.6² = 36J

EPG = 2.10.1,5 = 30J

EPEL = 0J

EM = EC + EPEL + EPG = 36 + 0 + 30 = 66J

Exercícios resolvidos

21

Classifique os exemplos das figuras a seguir

em alavanca, engrenagem, roda e plano inclinado:

Exercícios resolvidos

22

Qual a diferença entre o valor da força que exercemos para erguer até certa altura um bloco de 1T verticalmente com ajuda de uma corda e com auxílio de um plano inclinado 30° com a superfície. (dado: g = 10m/s² e sen30° = 0,5)Com corda, a força que precisamos exercer deve ser maior que o peso do bloco: F>P → F>1000.10 → F>10000NCom ajuda de um plano inclinado, a força aplicada deverá ser maior que a componente horizontal do peso (PX): F>PX → F>Psen30° → F>10000.0,5→ F>5000N

Exercícios resolvidos

23

Considere dois blocos, de massas m1 = 2kg e m2 = 4kg, situados a 0,5m do ponto de apoio de uma alavanca interfixa. Determine a força que devemos aplicar para levantar esses blocos num ponto a 0,5m do ponto de apoio: (dado: 10m/s²)

FP.d1 = FR.d2

FP.0,5 = (P1 + P2).0,5

FP.0,5 = (20 + 40).0,5

FP = 60N

Exercícios resolvidos

24

Considere dois blocos, de massas m1 = 2kg e m2 = 4kg, situados a 0,3m do ponto de apoio de uma alavanca interfixa. Determine a força que devemos aplicar para levantar esses blocos num ponto a 0,7m do ponto de apoio: (dado: 10m/s²)

FP.d1 = FR.d2

FP.0,7 = (P1 + P2).0,3

FP.0,7 = (20 + 40).0,3

FP = 25,7N

Exercícios resolvidos

25

Exercícios de fixação

Livro “Para Viver Juntos”- Cap 6, módulo 1, pág 172- Cap 6, módulo 2, pág 181- Cap 6, módulo 3, 187-188

Livro “Barros e Paulino” - Unid 2, Cap 7, pág 102-103- Unid 2, Cap 8, pág 115-116

Lista de exercícios- Questões 41 e 47 26