usa-se uma bomba para elevar água até uma caixa situada a uma altura de 5 metros. a) qual é a energia potencial de cada litro de agua possui a atingir aquela altura? b) considerando as forças de atrito que atuam durante a elevação da agua, o trabalho que a bomba deve realizar para elevar 1 litro de agua até a caixa maior, menor ou igual a 50j?
Soluções para a tarefa
H= 5m
g= 10m/s²
W= - m.g.H
W = - 1.10.5= - 50 J.
O trabalho será negativo, uma vez que a força peso aponta para baixo e a água estará se deslocando para cima.
b) O trabalho será maior pelo simples fato de, nesse momento, possuírem forças contrárias ao movimento da água.
Letra A) a energia potencial gravitacional necessária para cada litro de água atingir 5 metros de altura é igual a 50 J.
Letra B) por conta das as forças de atrito que atuam contrária ao movimento, para elevar cada litro de agua, a bomba deve realizar um trabalho maior que 50 J.
Energia potencial gravitacional
A energia potencial gravitacional está associada a variação de altitude de um corpo em relação a um referencial adotado.
A energia potencial gravitacional é dada pela sseguinte formula:
Epot = mgh
Sendo:
- Epot = Energia potencia gravitacioanl
- m = massa
- g = aceleração da gravidade
- h = diferença de altura entre o corpo e o plano de referencia
Sabendo que 1 litro de água possuí 1 kg e a acelereração da gravidade 10 m/s², temos:
Epot = 1 kg . 10 m/s² . 5 m => Epot = 50 J
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Trabalho realizado pela bomba
O trabalho é dado pelo produto entre a força e o deslocamento. Veja a formulação abaixo:
W = F.d
Sendo:
W = Trabalho (J)
F = Força (N)
d = deslocamento (m)
Como a força peso atua em direção contrária ao sentido do movimento do fluído transportado, temos que o trabalho para elevar a água é:
W = - 1 kg . 10 m/s² . 5 m => W= - 50 J
Como devemos considerar as forças de atrito que atuam durante a elevação da água, que atuam contraria ao movimento, o trabalho da bomba deve ser maior que 50 J.
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