O que é trabalho mecânico?

Em nosso cotidiano, o trabalho está relacionado com o exercício de alguma atividade ou algum serviço. Porém, em Física, o trabalho é conceituado de forma diferente. Se não houver força e deslocamento, não existe trabalho. Isso quer dizer que mesmo que uma pessoa mantenha um objeto pesado por bastante tempo, fisicamente ela não está realizando trabalho.

O trabalho mecânico é uma grandeza vetorial que permite calcular a variação de energia sofrida por um corpo ou a quantidade de energia que um corpo possui. Ele pode ser calculado com a equação:

τ = F. d

Sendo:

τ - Trabalho realizado;

F – Força;

d – deslocamento sofrido por um corpo sob a ação de uma força.

A unidade de medida de trabalho no Sistema Internacional é o Joule, em homenagem a James Prescott Joule, e é representada pela letra J. O Joule pode ser definido da seguinte forma:

“Um Joule é a quantidade de trabalho realizada por uma força constante de 1 Newton ao longo de uma distância de um metro e na mesma direção desse deslocamento.”

1J = 1N.m

Trabalho de uma força constante

Observe a figura a seguir:

A figura mostra um bloco sendo puxado por uma força que faz um ângulo α com a horizontal

Na figura, podemos observar que é exercida uma força F sobre um bloco. Essa força faz um ângulo α com o sentido do deslocamento. F_X é a componente da força na direção do deslocamento d.

Para encontrar uma expressão matemática para o trabalho realizado sobre o bloco, devemos considerar que F_x é a única força que influi no deslocamento. Assim, o trabalho será dado pela expressão:

τ = F_x.. d

F_x é definida pela equação:

F_x = F. cos α

Podemos substituir F_x por F. cos α na expressão anterior para obtermos o trabalho em termos de F:

τ = F.d. cos α

Tipos de trabalho mecânico

O trabalho pode assumir valores positivos e negativos dependendo do valor do ângulo α. De acordo com o valor assumido, ele pode ser classificado de três formas:

• Trabalho motor: quando 0º ≤ α < 90º. O trabalho é positivo, pois cos α > 0, e a força e o deslocamento possuem o mesmo sentido

• Trabalho nulo: se α = 90º, uma vez que cos 90º = 0 e não há deslocamento;

• Trabalho resistente: quando 90 < α ≤ 180º. O trabalho é negativo, já que o cos α assumirá valores negativos. O deslocamento e a força possuem sentidos contrários.

Por Mariane Mendes
Graduada em Física