Trabalho e Energia Cinética

Na física, muitos dos termos usados têm outro significado além do que os que conhecemos usualmente. Trabalho é um desses termos usado pela física. Quando falamos de força, na física, trabalho é toda a força que aplicamos em um objeto que acaba por fazer que ele se desloque. O importante de se entender para a física é que só podemos chamar essa força aplicada se o objeto se movimentar, ou seja, se ele sair de um ponto x para um ponto y depois que a força é aplicada nele.

Para ficar mais fácil, basta apenas imaginar que o trabalho é aquilo que aplicamos em um amigo que está parado, então, o empurramos e ele dá um passo para frente. Esse empurrão dado em nosso amigo é chamado na física de Trabalho. Na física, as forças são simbolizadas pela letra F maiúscula e com uma seta em cima da letra, assim como o deslocamento ou distância percorrida é simbolizada por um d minúsculo com uma seta em cima.

O trabalho é representado pela letra T maiúscula e é encontrado quando T= F x d, sendo que ele é sempre encontrado na unidade de medida conhecida como Joule, representada pela letra J.

Há ainda o Trabalho Resistente, que nada mais é do que a força realizada no sentido oposto do deslocamento do objeto. Na física, é preciso entender qual o sentido do deslocamento e qual o sentido da força para que o cálculo do trabalho possa ser realizado da forma correta. Quando o trabalho é resistente, é a força oposta ao deslocamento, temos a fórmula T = F x d x cos α.

Vale lembrar, ainda, que toda as vezes em que a força for a favor do movimento, ou seja, no mesmo sentido, teremos um Trabalho positivo. Agora, se a força tiver um trabalho de oposição ao movimento, ou seja, for contrário ao mesmo movimento, teremos, então, um Trabalho negativo.

Para encontrar um trabalho, devemos estar atentos às forças exercidas no objeto, como a força da gravidade, por exemplo, nos objetos que estão em queda. Nesses casos, o deslocamento do objeto é para baixo, assim como a força da gravidade e o trabalho existente, pois temos o deslocamento de um objeto e a aplicação de uma força que, nesse caso, é determinada por uma equação T = P x h. Nesse caso, P é força peso do objeto que está sofrendo o deslocamento, o que veremos logo abaixo. Vale lembrar, ainda, que a força da gravidade independe da trajetória, e é sempre conservativa – ela também é conhecida como Força Peso.

Essa força peso é calculada pela multiplicação da massa do objeto com a aceleração da gravidade, e é conseguida pela fórmula P = m x g. É importante salientar que, quando a força peso é aplicada em uma descida, ela será sempre positiva, já que está no mesmo sentido do deslocamento. Agora, se o objeto estiver em uma subida, essa força terá seu valor negativo, já que a força da gravidade será oposta ao vetor de seu deslocamento.

Energia Cinética

Agora que você já sabe o que é trabalho, vamos falar de energia cinética. A energia cinética é o nome dado a toda a energia que se transforma em movimento, ou seja, se um corpo recebe uma energia em forma de trabalho que se converte em uma energia de movimento, a chamamos de energia cinética.

Se essa força for, ainda, paralela ao deslocamento do objeto, ela será encontrada pela multiplicação da força com o deslocamento, ou seja, T = F x d. Essa força deve ser encontrada aplicando-se a segunda lei de Newton sendo F = m x a, sendo m a massa do objetivo e a sua aceleração.

Devemos, ainda, partir do princípio de que a força aplicada ao objeto é constante é que o objeto partiu de um repouso, fazendo assim com que seu movimento seja uniforme e variado e sua velocidade e deslocamento serão encontrados pelas fórmulas: d = a x t2 / 2 para o deslocamento e v = a x t para a velocidade. Lembrando que t é o tempo em que esse movimento acontece e a sua aceleração.

Dito isso, para encontramos a força cinética precisamos, então, substituir na equação de trabalho a força e o deslocamento e assim encontramos a energia cinética. Portanto, teremos o seguinte caso se T = F x d e F é m x a, e d é at2/2, teremos que F é a mesma coisa que m x a x at2 / 2. Ou seja, T = m (at) 2 / 2.

Agora, é preciso lembrar ainda que a velocidade nada mais é do que a aceleração multiplicada pelo tempo e a força aplicada ao objeto é, portanto, T = mv 2/2. Agora, se a energia cinética é energia desse movimento temos que a energia cinética é Ec = mv 2/2.