Uma partícula de massa 3,0 kg parte do repouso sob uma força resultante de intensidade 4,0. Determine:
A) O módulo da aceleração adquirida pela partícula;
B) A potência da força resultante, decorridos 3,0s da partida.
FAÇA O CALCULO!
Soluções para a tarefa
✅ O módulo da aceleração é de 1,33 m/s², e a potência da força resultante após 3 segundos é de 15,96 W
⚠️ Nesse tipo de exercício, contamos com a ajuda de cinco vertentes, são elas: a velocidade, a aceleração, conceitos de posição de um corpo e o trabalho de uma força, juntamente com a potência de um força.
- Inicialmente, veremos como calcular a velocidade com a ajuda da aceleração, e para isso, utilizaremos a fórmula do Princípio Fundamental da Dinâmica, da 2ª Lei de Newton, e a da aceleração. Em seguida, acharemos qual foi o espaço percorrido pela partícula, que nos facilitará futuramente, observe a linha de raciocínio:
Fᵣ = m . a
onde,
Fᵣ = força resultante (N);
m = massa (kg);
a = aceleração (m/s²);
A = V / ∆t
onde,
A = aceleração (m/s²);
V = velocidade (m/s);
∆t = período de tempo (s);
∆s = V . ∆t
onde,
∆s = espaço percorrido (m);
V = velocidade (m/s);
∆t = período de tempo (s);
- Coletaremos no exercício alguns dados que permitirão desenvolver os cálculos:
╭──╯•╰──╮
m = 3 kg
∆t = 3
F = 4 N
╰──╮•╭──╯
1° Calcule a aceleração
F = m . a
4 = 3 . a
a = 4/3
a = 1,33
2° Calcule a velocidade
A = V / ∆t
1,33 = V / 3
V = 3,99 m/s
3° Calcule o espaço percorrido
∆s = V . ∆t
∆s = 3,99 . 3
∆s = 11,97 m
- A partir disso, veremos como desenvolver a potência da força, mas para isso, necessitamos saber o que é o trabalho de uma força.
⚠️ Trabalho é uma grandeza física que mede a transferência ou a transformação da energia. A unidade de medida dessa grandeza é o Joule. Além disso, o trabalho que é exercido por uma força equivale à variação de energia cinética, bem como da energia potencial atribuída a um corpo ou sistema de corpos.
- A fórmula que utilizaremos é essa:
τ = F . d . cosθ
onde,
τ = trabalho da força (J);
F = força (N);
d = deslocamento (m);
cosθ = ângulo formado pelo vetor força e deslocamento (°);
- Desenvolvendo o cálculo, fica dessa maneira:
τ = F . d . cosθ
τ = 4 . 11,97 . cos0°
τ = 47,88 J
⚠️ Quando falamos em potência de uma força, dizemos que é o trabalho dividido pelo período de tempo, e utilizamos a medida de Watts para potência, veja:
P = τ / ∆t
onde,
P = potência (W);
τ = trabalho (J);
∆t = período de tempo (s);
- Desenvolvendo a equação, resultamos em:
P = τ / ∆t
P = 47,88 / 3
P = 15,96 W
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