A fórmula para o trabalho é W = F x S, onde F é a força e S é a distância que o objeto percorreu. Este trabalho também pode ser determinado usando a diferença de energia de um objeto.
Freqüentemente, ouvimos o termo "esforço" na vida cotidiana. Em geral, uma pessoa fará um esforço para conseguir o que deseja.
No entanto, verifica-se que os esforços também são explicados na ciência mais precisamente no campo da física. Portanto, vamos dar uma olhada mais de perto no que é chamado de trabalho do ponto de vista da física.
Esforço
Definição
"Basicamente, o esforço é uma ação ou ação em um objeto ou sistema para mudar o estado do sistema."
O tema negócios é algo corriqueiro e frequentemente o fazemos no dia a dia.
Por exemplo, ao mover um balde cheio de água, fazemos um esforço para fazer o balde se mover de seu lugar original.
Fórmula de negócios
Matematicamente, o trabalho é definido como o produto da força que atua sobre o objeto e até onde ele se moveu.
W = F. Δ s
Se você estudou sobre integrais, o deslocamento da distância devido à força atuante é um gráfico que muda continuamente. Assim, a equação para a fórmula de negócios pode ser escrita
Em formação :
W = trabalho (joules)
F = força (N)
Δs = diferença na distância (m)
Como sabemos, força e distância são quantidades vetoriais. O trabalho é o produto do ponto entre a força e a distância, portanto, precisamos multiplicar os mesmos componentes do vetor. Para mais detalhes, vamos olhar a imagem abaixo.
Na foto acima, a pessoa está puxando uma corda amarrada a uma caixa com força F e formando um ângulo θ. A caixa é então movida s.
Dado que o trabalho é o produto dos pontos, a força que pode ser multiplicada pela distância é a força no eixo x. Portanto, a fórmula para o trabalho pode ser escrita como
W = F cos θ. s
onde θ é o ângulo entre a corda e o plano da caixa.
Em geral, o esforço que freqüentemente mencionamos é apenas seu valor absoluto. No entanto, o trabalho também pode ser positivo e negativo ou até zero.
O trabalho será considerado negativo se o objeto ou sistema trabalhar contra a força ou mais facilmente quando a força e seu deslocamento estiverem em direções opostas.
Enquanto isso, quando a força e o deslocamento estiverem na mesma direção, o trabalho será positivo. Porém, quando o objeto não passa por uma mudança de estado, seu trabalho é zero.
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Antes de discutirmos mais sobre negócios, precisamos primeiro saber sobre o parceiro de esforço, a saber, energia.
Trabalho e energia são uma unidade inseparável. Isso ocorre porque o esforço é uma forma de energia.
"Basicamente, energia é a capacidade de trabalhar."
Como é o caso quando movemos um balde, precisamos de energia para que o balde possa ser movido.
A energia também é classificada em dois tipos, a saber, energia potencial e energia cinética.
Energia potencial
Basicamente, a energia potencial é uma energia possuída por um objeto quando este não está se movendo ou em repouso. Um exemplo é quando levantamos um balde d'água.
Quando o balde for levantado, para evitar que ele caia, nossas mãos ficarão pesadas. Isso ocorre porque o balde tem energia potencial, embora o balde não esteja se movendo.
Em geral, a energia potencial resulta da influência da força da gravidade. No caso anterior, a caçamba parecia pesada ao ser levantada e já estava no topo.
Isso ocorre porque a energia potencial é afetada pela posição do objeto. Quanto mais alto o objeto, maior sua energia potencial.
Além disso, a energia potencial também é influenciada pela massa e pela aceleração gravitacional. Assim, a quantidade de energia potencial pode ser escrita como
Ep = m. g. h
Em formação :
Ep = energia potencial (joules)
m = massa (kg)
g = aceleração devido à gravidade (9,8 m / s2)
h = altura do objeto (m)
Além disso, se uma empresa for afetada apenas por energia potencial. Assim, a quantidade de trabalho é determinada pela diferença entre a energia potencial antes e depois do movimento do objeto.
W = ΔEp
W = m. g. (h2 - h1)
Em formação :
h2 = altura do objeto final (m)
h1 = altura do objeto inicial (m)
Energia cinética
Outro caso com energia potencial, existe uma energia possuída por objetos em movimento que é chamada de energia cinética.
Todos os objetos em movimento devem ter energia cinética. A quantidade de energia cinética é proporcional à velocidade e massa do objeto.
Matematicamente, a quantidade de energia cinética pode ser escrita da seguinte forma:
Ek = 1/2 mv 2
Em formação :
Ek = energia cinética (joules)
m = massa (kg)
v = velocidade (m / s)
Se um objeto é afetado apenas pela energia cinética, então o trabalho realizado pelo objeto pode ser calculado a partir da diferença na energia cinética.
W = ΔEk
W = 1 / 2.m. (V2 - v1) 2
Em formação :
v2 = velocidade final (m / s)
v1 = velocidade inicial (m / s)
Energia mecânica
Existe um estado em que um objeto possui dois tipos de energia, a saber, energia potencial e energia cinética. Este estado é chamado de energia mecânica.
Leia também: Imagem de Redes Cúbicas, Completa + ExemplosBasicamente, a energia mecânica é uma combinação de dois tipos de energia, a saber, a cinética e a potencial que atuam nos objetos.
Em = Ep + Ek
Em formação :
Em = energia mecânica (joules)
De acordo com a lei de conservação de energia, uma energia não pode ser criada e destruída.
Isso está intimamente relacionado à energia mecânica, onde se a energia pode ser convertida de energia potencial em energia cinética ou vice-versa. Como resultado, a energia mecânica total será sempre a mesma, independentemente da posição.
Em1 = Em2
Em formação :
Em1 = energia mecânica inicial (joules)
Em2 = energia mecânica final (joules)
Exemplos de fórmulas de trabalho e energia
A seguir estão alguns exemplos de perguntas para entender casos relacionados à fórmula de trabalho e energia.
Exemplo 1
Um objeto com massa de 10 kg se move sobre uma superfície plana e escorregadia sem qualquer atrito, se o objeto for empurrado com uma força de 100 N que forma um ângulo de 60 ° com a direção horizontal. A quantidade de trabalho se o deslocamento do objeto for 5 m é
Responda
W = F. cos θ. S = 100. cos 60,5 = 100,0,5,5 = 250 Joules
Exemplo 2
Um bloco com massa de 1.800 gramas (g = 10 m / s2) é puxado verticalmente por 4 segundos. Se o bloco se move 2 m de altura, a potência resultante é
Responda
Energia = potência. Tempo
Ep = P. t
mg h = P. t
1,8 .10. 2 = P. 4
36 = P. 4
P = 36/4 = 9 Watts
Exemplo 3
Uma criança com massa de 40 kg está no 3º andar de um prédio a uma altura de 15 m do solo. Calcule a energia potencial da criança se ela estiver agora no 5º andar e a 25 m do solo!
Responda
m = 40 kg
h = 25 m
g = 10 m / s²
Ep = mxgxh
Ep = (40) (10) (25) = 10000 joules
Exemplo 4
Um objeto com massa de 10 kg está se movendo a 20 m / s. Ignorando a força de atrito existente nos objetos. Qual é a mudança na energia cinética se a velocidade do objeto se torna 30 m / s!
Respondam = 10 kg
v1 = 20 m / s
v2 = 30 m / s
Δ Ek = Ek2-Ek1
Δ Ek = ½ m (v2²- v1²)
Δ Ek = ½ (10) (900-400) = 2500 j
Exemplo 5
Um objeto com 2 kg de massa caiu livremente do topo de um edifício de vários andares que tinha 100 m de altura. Se o atrito com o ar for desprezado eg = 10 ms-2, então o trabalho feito pela gravidade a uma altura de 20 m do solo é
RespondaW = mgΔ
W = 2 x 10 x (100 - 20)
W = 1600 joules
Assim, a discussão sobre a fórmula de esforço e energia, espero que possa ser útil para você.