Trabalho e energia
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PiR2 :: Física :: Mecânica Geral
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Trabalho e energia
Olá, bom dia!
Tenho uma dúvida com relação à realização de trabalho.
Imaginando uma situação hipotética, vamos supor que eu esteja segurando e mantendo um haltere em repouso e suspenso.
Pelo que estudei, nessa situação a realização de trabalho é nula.
Todavia, não estou entendendo muito bem a razão dessa afirmação. Quer dizer que a realização de trabalho (que se dá pela transferência de energia) só existe quando se tem energia cinética (movimento)?
Se sim, como faço para calcular a transferência de energia em situações análogas à da manutenção de halteres suspensos (na qual há transferência de energia de mim para o haltere, mas não de energia cinética)?
Obrigado!
Tenho uma dúvida com relação à realização de trabalho.
Imaginando uma situação hipotética, vamos supor que eu esteja segurando e mantendo um haltere em repouso e suspenso.
Pelo que estudei, nessa situação a realização de trabalho é nula.
Todavia, não estou entendendo muito bem a razão dessa afirmação. Quer dizer que a realização de trabalho (que se dá pela transferência de energia) só existe quando se tem energia cinética (movimento)?
Se sim, como faço para calcular a transferência de energia em situações análogas à da manutenção de halteres suspensos (na qual há transferência de energia de mim para o haltere, mas não de energia cinética)?
Obrigado!
lukenhax- Iniciante
- Mensagens : 29
Data de inscrição : 01/05/2021
Idade : 20
Energia
Olá, lukenhax, sempre haverá a conservação da energia mecânica de um corpo quando não atuam sobre ele quaisquer forças dissipativas. Dois exemplos de tal força seriam a força de atrito cinético atuando em um corpo em movimento e a força de arrasto.
Agora, respondendo a primeira pergunta, caso não exista nenhuma força dissipativa, haverá conversão de energia potencial em energia cinética ou vice-versa. Ou seja, mover um halter do chão até uma altura H resultará no aumento da energia potencial gravitacional e redução da energia cinética (considerando que na altura H vai estar "parado" e no início é adicionado uma velocidade inicial ao halter).
Na segunda pergunta, existe uma complexidade relacionada a biologia do corpo humano e as perdas de energias (pelas forças dissipativas, que muitas vezes são desconsideradas nas questões). Mas, vamos analisar: O halter possui uma energia mecânica fixa se estiver em repouso suspenso, o que pode ocorrer na realidade é uma perda ou ganho de energia, por meio da conversão de energia potencial do halter em energia térmica ou sonora. Ou seja, você pode esquentar o halter ou gerar um som no halter, e algumas outras energias menos úteis. O trabalho que o ser humano faz é na verdade o de sustentação do peso do halter, o que equivale a manter os músculos tensionados e as juntas do cotovelo esticadas, e aí vai, além das diversas transferências de energia que ocorre no corpo humano. Lembrando que na realidade o ambiente também influencia o sistema.
obs: desculpe-me pelo texto extenso. Lembre-se que: [latex]E_{mecanica}=E_{cin}+E_{pot}[/latex]
Agora, respondendo a primeira pergunta, caso não exista nenhuma força dissipativa, haverá conversão de energia potencial em energia cinética ou vice-versa. Ou seja, mover um halter do chão até uma altura H resultará no aumento da energia potencial gravitacional e redução da energia cinética (considerando que na altura H vai estar "parado" e no início é adicionado uma velocidade inicial ao halter).
Na segunda pergunta, existe uma complexidade relacionada a biologia do corpo humano e as perdas de energias (pelas forças dissipativas, que muitas vezes são desconsideradas nas questões). Mas, vamos analisar: O halter possui uma energia mecânica fixa se estiver em repouso suspenso, o que pode ocorrer na realidade é uma perda ou ganho de energia, por meio da conversão de energia potencial do halter em energia térmica ou sonora. Ou seja, você pode esquentar o halter ou gerar um som no halter, e algumas outras energias menos úteis. O trabalho que o ser humano faz é na verdade o de sustentação do peso do halter, o que equivale a manter os músculos tensionados e as juntas do cotovelo esticadas, e aí vai, além das diversas transferências de energia que ocorre no corpo humano. Lembrando que na realidade o ambiente também influencia o sistema.
obs: desculpe-me pelo texto extenso. Lembre-se que: [latex]E_{mecanica}=E_{cin}+E_{pot}[/latex]
PedroF.- Elite Jedi
- Mensagens : 118
Data de inscrição : 19/05/2021
Idade : 21
Localização : Rio de Janeiro, RJ
lukenhax gosta desta mensagem
Re: Trabalho e energia
Outra informação importante é a definição de "trabalho" na Física:
Seja uma pessoa exercendo uma força F num corpo de modo que o ângulo entre a força e direção do movimento horizontal seja θ (arrastando um corpo na horizontal com um corda inclinada de θ).
Seja d a distância percorrida pelo corpo. O trabalho W será dado por:
W = F.d.cosθ
Para o trabalho ser nulo, existem três possibilidades:
1) θ = 90º ---> Força perpendicular à direção do movimento --> cosθ = 0 ---> W = 0
2) F = 0 ---> W = 0
3) d = 0 ---> W = 0
Neste último caso, suponha que a componente da força F exercida seja menor que a força de atrito: F.cosθ < Fa ---> d = 0 ---> W = 0
Recaímos no que disse o colega PedroF: O homem pode estar suando ao fazer a força, e gastando energia do próprio corpo mas, do ponto de vista da Física, não está sendo executado trabalho para movimentar o corpo.
Seja uma pessoa exercendo uma força F num corpo de modo que o ângulo entre a força e direção do movimento horizontal seja θ (arrastando um corpo na horizontal com um corda inclinada de θ).
Seja d a distância percorrida pelo corpo. O trabalho W será dado por:
W = F.d.cosθ
Para o trabalho ser nulo, existem três possibilidades:
1) θ = 90º ---> Força perpendicular à direção do movimento --> cosθ = 0 ---> W = 0
2) F = 0 ---> W = 0
3) d = 0 ---> W = 0
Neste último caso, suponha que a componente da força F exercida seja menor que a força de atrito: F.cosθ < Fa ---> d = 0 ---> W = 0
Recaímos no que disse o colega PedroF: O homem pode estar suando ao fazer a força, e gastando energia do próprio corpo mas, do ponto de vista da Física, não está sendo executado trabalho para movimentar o corpo.
Elcioschin- Grande Mestre
- Mensagens : 71757
Data de inscrição : 15/09/2009
Idade : 77
Localização : Santos/SP
lukenhax e PedroF. gostam desta mensagem
Re: Trabalho e energia
Muito obrigado pelas explicações, PedroF. e Elcioschin!
Então, pode-se dizer que a realização de trabalho requer uma transferência de energia, e essa energia deve necessariamente ser transferida em forma de energia cinética, certo?
Visto que é necessário que ocorra um deslocamento, e no caso, por exemplo, da transferência de energia em forma de energia térmica ou potencial, não necessariamente ocorrerá um deslocamento (talvez a criação de uma tendência ao deslocamento).
É isso mesmo?
Então, pode-se dizer que a realização de trabalho requer uma transferência de energia, e essa energia deve necessariamente ser transferida em forma de energia cinética, certo?
Visto que é necessário que ocorra um deslocamento, e no caso, por exemplo, da transferência de energia em forma de energia térmica ou potencial, não necessariamente ocorrerá um deslocamento (talvez a criação de uma tendência ao deslocamento).
É isso mesmo?
lukenhax- Iniciante
- Mensagens : 29
Data de inscrição : 01/05/2021
Idade : 20
Re: Trabalho e energia
lukenhax, como o grande mestre Elcioschin disse, lembre-se que [latex]W = F.d.cos(\theta )[/latex]
Dessa forma, o trabalho é a transferência de energia por meio de uma força, então se ocorre trabalho, ocorre transferência de energia sim. Vale ressaltar que energia potencial é a energia armazenada (em relação a posição particular que ocupa), enquanto que energia cinética é decorrente do movimento. Então movimento só ocorre quando há energia cinética. Por isso, sua ideia está correta, sim.
Dessa forma, o trabalho é a transferência de energia por meio de uma força, então se ocorre trabalho, ocorre transferência de energia sim. Vale ressaltar que energia potencial é a energia armazenada (em relação a posição particular que ocupa), enquanto que energia cinética é decorrente do movimento. Então movimento só ocorre quando há energia cinética. Por isso, sua ideia está correta, sim.
PedroF.- Elite Jedi
- Mensagens : 118
Data de inscrição : 19/05/2021
Idade : 21
Localização : Rio de Janeiro, RJ
Re: Trabalho e energia
Cara, estava fazendo uns exercícios sobre esse assunto, e me deparei com este exercício abaixo que admite a F resistência do ar como realizadora de trabalho.
Todavia, sabe-se que essa força não transfere energia cinética, por ser dissipativa. Devido a isso, não consegui entender o fato de ela realizar trabalho (que se dá pela transf. de energia sob forma de energia cinética).
Forças dissipativas também podem realizar trabalho?
Um pequeno objeto de massa 2,0 kg abandonado de um ponto situado a 15 m de altura em relação ao solo, cai verticalmente sob ação do força peso e da força de resistência do ar. Sabendo que sua velocidade ao atingir o solo vale 15 m/s, calcule o trabalho da força de resistência do ar.
Gabarito: - 75 J
Todavia, sabe-se que essa força não transfere energia cinética, por ser dissipativa. Devido a isso, não consegui entender o fato de ela realizar trabalho (que se dá pela transf. de energia sob forma de energia cinética).
Forças dissipativas também podem realizar trabalho?
Um pequeno objeto de massa 2,0 kg abandonado de um ponto situado a 15 m de altura em relação ao solo, cai verticalmente sob ação do força peso e da força de resistência do ar. Sabendo que sua velocidade ao atingir o solo vale 15 m/s, calcule o trabalho da força de resistência do ar.
Gabarito: - 75 J
lukenhax- Iniciante
- Mensagens : 29
Data de inscrição : 01/05/2021
Idade : 20
Re: Trabalho e energia
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Faça nova postagem para esta nova questão.
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Elcioschin- Grande Mestre
- Mensagens : 71757
Data de inscrição : 15/09/2009
Idade : 77
Localização : Santos/SP
Re: Trabalho e energia
O trabalho das forças dissipativas convertem energia mecânica em energia menos útil, como energia térmica. Vale lembrar novamente da mensagem do Elcioschin, caso nenhuma das condições para o trabalho ser nulo exista, o trabalho existirá.
Obs: lembre-se das regras do fórum, não publique mais de uma questão em um único post!
Obs: lembre-se das regras do fórum, não publique mais de uma questão em um único post!
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"Mas não se trata de bater duro, se trata do quanto você aguenta apanhar e seguir em frente, o quanto você é capaz de aguentar e continuar tentando. É assim que se vence."
PedroF.- Elite Jedi
- Mensagens : 118
Data de inscrição : 19/05/2021
Idade : 21
Localização : Rio de Janeiro, RJ
Re: Trabalho e energia
Desculpem-me pelo erro: pelo fato de os assuntos serem análogos eu pensei que não teria problema.
Muito obrigado pelo aviso!
Postarei novamente conforme as regras.
Muito obrigado pelo aviso!
Postarei novamente conforme as regras.
lukenhax- Iniciante
- Mensagens : 29
Data de inscrição : 01/05/2021
Idade : 20
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