Cálculo de trabalho

14. O esquema a seguir ilustra um homem que, puxando a corda verticalmente para baixo com força constante, arrasta a caixa de peso 4,0 · 10²  N em movimento uniforme, ao longo do plano inclinado:


Desprezando os atritos e a influência do ar e admitindo que a corda e a roldana sejam ideais, calcule o trabalho da força exercida pelo homem ao provocar na caixa um deslocamento de 3,0 m na direção do plano inclinado.

Resposta:
(I) MRU: F = P_t 
F = P . sen 30°   ->    F= 4. 10²  .1/2 N

F= 2 . 10²
 
(II) T_F = F d cos 0°    ->  T_F = 2 . 10² . 3 j

Eu não entendi porque a força exercida pelo homem é igual a componente tangencial da força peso

Esqueceu de postar a figura do esquema.
De qualquer modo, veja o seguinte:

O peso P da caixa é vertical e tem sentido para baixo.
Nós podemos decompor este peso em duas componentes:

1) Uma componente paralela ao plano: Px = P.sen30º com sentido para baixo no plano

2) Uma componente perpendicular ao plano: Py = P.cos30º

Note que a força F, aplicada no fio, tem sentido oposto a Px

Para o movimento ser uniforme V é constante, logo F = Px

O trabalho desta força F vale W(F) = F.d.cos0º = F.d.1

A componente Py NÃO vai realizar trabalho: W(Py) = Py.d.cos90º = 0

"Para o movimento ser uniforme V é constante, logo F = Px"

Se você puder me responder, gostaria de saber por que esse movimento acontece se F = Px. As forças não deveriam se anular?

As forças vão se anular sim. Lembre-se da Lei de Newton:

R = m.a ---> F - Px = m.a ---> 0 = m.a ---> Como m ≠ 0 ---> a = 0

Como a aceleração é nula NÃO pode ser MRUV. Existem duas possibilidades:

1) O corpo está parado: não pode ser, pois a caixa está subindo a rampa!

2) O corpo está em MRU, isto é, com velocidade constante. Bingo!