Trabalho e potência

Aula sobre os conceitos de Trabalho de um força, Potência e Rendimento.

2. O conceito popular
Me deu um
trabalhão
fazer meu pai
emprestar o
carro!
Tenho que
fazer um
trabalho de
Matemática!
Eu trabalho 8
horas por dia!

3. Na Física, o conceito
de trabalho é mais
restrito por estar
associado à Força e
Deslocamento.
O conceito físico
de trabalho difere
da ideia que
popularmente se
tem dele.

4. Veja o exemplo:
Uma caixa desliza num plano
horizontal sem atrito sob a ação de
uma força F de intensidade 60 N.
Determine o trabalho dessa força em
um deslocamento de 12 m, no mesmo
sentido da força.

5. Caso a força seja
inclinada de um
ângulo θ em relação
à horizontal, teremos:

6. Um ponto material é deslocado 10 m por uma força F = 50N indicada na figura.
Determine o trabalho realizado pela força F no deslocamento de A até B. Dado cos
60º = 0,5.

7. OBSERVAÇÕES:

8. Se representarmos graficamente a intensidade de uma força em
função do deslocamento, teremos os diagramas a seguir.

9. Na figura abaixo, as três bolas são idênticas e posicionadas na mesma altura em
relação ao solo.
Neste caso, o
trabalho realizado
pelo Peso é o
mesmo e
independe da
trajetória.

10. Um homem levanta uma caixa de massa 8 kg a uma altura de 2m em relação ao
solo, com velocidade constante. Sabendo que g = 10 m/s², determine o módulo do
trabalho realizado pela força peso.

11. Lembre-se que k é
a constante elástica
da mola e
caracteriza a
resistência a sua
deformação.

12. Potência é a
grandeza escalar que
mede a rapidez com
que determinado
trabalho é realizado.

13. No Sistema
Internacional (SI), a
unidade de potência
que é 1 J/s, recebeu
o nome de watt (W).

14. 1- Um elevador, com massa total de 500 kg, sobe 30
metros de altura no intervalo de tempo de 1 minuto.
Sendo g = 10 m/s², qual a intensidade da:
a)Velocidade média na subida?
b)Potência média desenvolvida pelo elevador?
2- Calcule a potência média desenvolvida por uma
pessoa que eleva a 20 m de altura, com velocidade
constante, um corpo de massa 5kg em 10s. Dado g = 10
m/s².

15. Todas as vezes que uma máquina realiza um
trabalho, parte de sua energia total é dissipada, seja
por motivos de falha ou até mesmo devido ao atrito.
Assim, o rendimento, ou
eficiência de uma máquina
será a medida do
aproveitamento da potência
total recebida.

17. O rendimento (ou eficiência) da máquina será calculado pela
expressão:
O rendimento η (éta) é adimensional, mas pode ser expresso em
porcentagem

18. Veja os exemplos:
1- Qual o rendimento de um motor que
recebe a potência de 300 W, durante 1
minuto, e realiza um trabalho de 4320J?
2- O rendimento de uma máquina é de
80%. Sabendo que ela realiza um trabalho
de 1000 J em 20s, determine a potência
total consumida pela máquina.

19. 1- (PUC-MG) Uma força F de intensidade 50 N, empurra um carrinho por
uma distância de 2,0 m, como mostra a figura. Calcule o trabalho
realizado. Dados: sen 60° = 0,87 e cos 60° = 0,50.
2- (Vunesp-SP) Um motor de potência útil igual a 125 W, funcionando
como elevador, eleva a 10 m de altura, com velocidade constante, um
corpo de peso igual a 50 N. Qual é o tempo necessário para essa
operação?

20. Exercícios
3- (UF-PI) Um menino de 40 kg de massa sobe 25 degraus de uma
escada em 20 s. Se cada degrau tem 0,20 m de altura e g = 10 m/s²,
determine a potência útil dos músculos do menino nessa operação, em
watts.
4- Um dispositivo consome 1000 W realizando um trabalho de 3200 J
em 4 s. Determine o rendimento desse dispositivo.
5- Um motor cujo rendimento é 80 % está fornecendo potência útil de
1200 W. Qual é a potência total consumida por esse motor?
6- (MED. SANTOS-SP) Para arrastar um corpo de 100 kg entre dois
pontos, com movimento uniforme, um motor de potência igual a 500 W
opera durante 120 s. Determine o trabalho motor realizado, em joules.

21. Exercícios
7- O pêndulo simples da figura ao lado é abandonado no ponto A. O fio
tem comprimento 2,0 m. A massa pendular é 0,5 kg. Adotando 10 m/s²,
determine o trabalho da força peso no deslocamento de A para B.
8- Um motor elétrico consome uma potência de 600 W. Dessa
potência, apenas 450 W são utilizados na tarefa para a qual ele foi
destinado. Qual é a potência dissipada? Qual é o rendimento do
motor?

22. Fim!