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Trabalho de uma força constante paralela ao deslocamento
Seja F uma força constante, paralela e de mesmo sentido que o deslocamento AB que o corpo efetua devido à ação do conjunto de forças que nele atuam (fig. 1). Se d é o módulo do deslocamento AB e F é a intensidade da força, definimos o trabalho τ da força F como:
Neste caso o trabalho favorece o deslocamento então dizemos que o trabalho é motor. Quando a força se opõe ao movimento seu trabalho é negativo e denominado trabalho resistente. Veja abaixo:
Trabalho de uma força constante não paralela ao deslocamento
Na figura abaixo seja Ft a projeção da força F na direção do deslocamento AB. Assim o trabalho é dado por:
Na expressão τ = Fd.cos(θ), o termo d.cos(θ) representa a projeção da força F na direção do deslocamento. Quando a força é perpendicular ao deslocamento AB, sua posição será nula: daí, seu trabalho é nulo. Assim num deslocamento horizontal, o peso e a reação normal do apoio têm trabalhos nulos. Analogamente, a força centrípeta tem trabalho nulo, pois é sempre perpendicular à trajetória.
Trabalho de uma força qualquer
No caso de uma força constante F agindo sobre o corpo, paralela e de mesmo sentido que o deslocamento de módulo d, o trabalho pode ser calculado pela área sombreada no gráfico a seguir.
Se a força for constante mas não paralela ao deslocamento, o cálculo gráfico deve ser feito, como se indiga na figura abaixo, no gráfico da projeção Ft da força na direção do deslocamento.
Generalizando, se a força F atuante for variável em módulo, direção e sentido, o cálculo por meio do gráfico pode ser feito como é mostrado abaixo.
O trabalho realizado num deslocamento infinitesimal corresponde à área de estréia faixa retangular, sendo Ft a projeção da força na direção do deslocamento. O trabalho total realizado pela força é medida pela soma dos retângulos semelhantes ao interior. Assim, esse trabalho é numericamente igual à área total sombreada no gráfico anterior.
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/mecanica/trabalho-de-uma-forca/
