Question

O conceito de energia é considerado fundamental para a
ciência. No entanto, as variações de energia só são percebidas nos
processos de transformação desta, durante a realização de um trabalho
e/ou a transferência de calor.
Para ilustrar a afirmação acima, considere que um caixote está sendo
empurrado, ao longo de uma distância de 9,0m, sobre o piso horizontal
de um armazém, por um operário que realiza uma força horizontal
constante de 100,0 N.
Considere, ainda, que existe uma força de atrito de 90,0 N, produzida pelo
contato entre o piso e o caixote.
A partir dessas informações, calcule:
A) o trabalho realizado pelo operário sobre o caixote;
B) o trabalho que é convertido em energia térmica;
C) a variação da energia cinética do caixote no processo.

Answer 1

Considerando o enunciado da questão e os conhecimentos referentes a trabalho e energia cinética, é possível afirmar que:

(a) $W_{op} = 900\text{ J}$

(b) $U = 810\text{ J}$

(c) $\Delta E_c = 10\text{ J}$

Sobre trabalho e energia cinética:

• O bloco está sendo empurrado com uma força de 100N. Como o trabalho é dado por:

$W = F\cdot d\cos{\theta}$

Como $\cos{\theta} = 1$ para o nosso caso, teremos que o trabalho pelo operário sobre o caixote será:

$W_{op} = 100.(9).1= > W_{op} = 900\text{ J}$

• O trabalho convertivo em energia térmica será dado pelo trabalho realizado pela força de atrito. Isso porque é a única forma de dissipação de energia possível no sistema descrito, portando:

$U = W_{fat}\\\\U = F_{at}.d.cos{\theta}\\\\U =(90).(9).(1)= > U = 810 \text{ J}$

• Por fim, a variação de energia cinética no processo será dado pelo teorema do trabalho e energia cinética:

$W = \Delta E_c$

Como o trabalho realizado pelo operário foi 900 J e 810J foram convertidos em energia térmica, teremos que o trabalho total realizado foram 10J e, portanto, a variação de energia cinética foi de 10J.

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#SPJ9