Impulso e Trabalho de uma Força em Física


Imagine uma bola de bilhar recebendo uma tacada. Corretamente já poderíamos dizer que a bola será impulsionada devido a uma força aplicada durante um certo tempo. Assim podemos definir impulso:

Olhando com mais detalhismo alguns movimentos, pode-se perceber que:
*           É mais fácil parar uma bicicleta do que um caminhão em movimento, quando possuem a mesma velocidade, devido a sua massa.
*           Um projétil disparado por uma arma penetra com maior profundidade numa madeira que se fosse lançado manualmente, devido a sua velocidade.

Trabalho de uma Força em Física

Assim, é importante para a física uma nova grandeza que represente concomitantemente a massa e a velocidade de um corpo. Esta é chamada de Quantidade de Movimento. Quantidade de movimento é sempre o produto entre a massa de um corpo por sua velocidade, possuindo as mesmas características de orientação.

Q = m.V
Unidade (SI) :    [ Q ] = kg.m/s

Como foi dito, o movimento é provocado por um impulso e sua variação de velocidade. Consequentemente, pode-se relacionar as grandezas: Impulso e Quantidade de Movimento. Pela Lei Fundamental da Dinâmica ( Segunda Lei de Newton), temos: Impulso provocado por uma força é sempre o produto entre ela mesma e o intervalo de tempo gasto, possuindo as mesmas características de orientação.

Unidade (SI) :    [ I ] = N.s

Em casos onde a força é variável apenas em sua intensidade, o impulso é determinado pela propriedade do gráfico F x At.
FR.At = m.V-mV0
T-AQ

Para um mesmo intervalo de tempo o impulso da força resultante é igual a variação da quantidade de movimento. O trabalho é a grandeza que mede a energia de um corpo, e um corpo tem energia quando é capaz de realizar trabalho. O trabalho é uma grandeza escalar que não depende do tempo e do caminho percorrido, veja a relação abaixo que define trabalho.

Ao elevar um corpo ou arrastá-lo realiza-se trabalho, pois ha um consumo de energia; esta dependência será notada em todo o nosso estudo, lembre-se que para cada caso de deslocamento podemos definir uma forma de trabalho, pois existe varias formas de energia. Quando uma força constante for aplicada a um corpo, produzindo neste um “deslocamento” d, definimos o trabalho t, letra grega “tau” pelo produto da força pelo deslocamento e pelo cosseno do ângulo formado pelos dois

T = F . d. cos 9
Como cos 90° = O temos:
t = F. d . cos 9 -> t = F . d . (o)
T = O     ->   Trabalho “nulo”

Trabalho de uma Força Constante ao Deslocamento

O trabalho é uma grandeza escalar e pode ser:

•      Se 9 = 0° a força será paralela e com o mesmo sentido do deslocamento. Note que o deslocamento não depende da “forma” trajetória. Trabalho não depende da trajetória.
• A equação t = F . d . cos 9 só pode ser usada se a força aplicada for constante.
•      Trabalho também é uma variação de energia, sua unidade do S.I. é o Joule (J).

Como cos 0° = + l temos:
t = F . d. cos O -> t = F . d . (+1)
T = +F . d -> chamamos trabalho “máximo” (motor)
Se 0 = 180° a força será paralela com sentido contrário ao deslocamento.

Como cos 180° = – l temos:
r = F.d.cosO -> t = F . d . (-1)
T = – F . d    ->   Trabalho “mínimo” (resistente)
Para 0° < 9 < 90° temos x > O
Para 90° < O < 180° temos t < O

(F x d)

O trabalho de uma força constante também pode ser calculado através da “Área”  em um gráfico de F x d. Quando distendemos ou comprimirmos uma mola surge contrariamente à deformação uma força elástica Feiast que tende a reconstituir a mola a sua posição original. A intensidade da força elástica é proporcional à deformação x: Feiast = k . x Onde k é a constante elástica da mola. No Sistema Internacional (SI) de Unidades, o k é medido em N/m.
Como a força elástica é variável seu trabalho é calculado pelo gráfico (Felast x x).

Note que no cálculo da Área, fazemos o produto F . d que representa o trabalho executado. “Essa regra” pode ser estendida ao cálculo de trabalho de uma força “não constante”.

Trabalho da Força Peso (Tp)

Sem dúvida nenhuma, energia é o termo técnico, originário da Física, mais empregado em nossa vida cotidiana. Energia é um conceito muito abrangente e, por isso mesmo, muito abstrato e difícil de ser definido com poucas palavras de um modo preciso. Vejamos, a seguir, alguns aspectos básicos para a compreensão do conceito de energia.