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A distância deve ser exibida em metros (unidade SI). Em nosso exemplo do trem, determinamos o trabalho realizado no trem à medida que ele se move ao longo dos trilhos. Se o ponto inicial é definido em 0 e o ponto final em 2 metros, então dizemos que o deslocamento D é igual a 2 metros. 
Observe que a unidade de força é o Newton. Suponha que não sabemos a magnitude da força neste exemplo. Mas sabemos que a massa do trem é igual a 0,5 kg e que a força faz com que ele acelere a 0,7 m/s. Neste caso, podemos encontrar o tamanho usando M x A = 0,5 x 0,7 = 0,35 Newton. 
Agora é hora de corrigir o problema real. Com um valor para a força de 0,35 Newton e um valor para o deslocamento de 2 metros, a resposta fica: 0,35 × 2 = 0,7 joule. Você deve ter notado que na fórmula indicada na introdução, há uma parte adicional: cos(θ). Como mencionado acima, a força e a direção do movimento são as mesmas. Isso significa que o ângulo entre eles é igual a 0. Como cos(0) = 1, não precisamos do ângulo, porque é igual a 1. 
Observe que há uma expressão alternativa para joules; 1 Watt por segundo. Veja abaixo um tratamento mais detalhado do poder em relação ao trabalho. 
Em nosso problema de exemplo, dizemos que a força é aplicada de um ângulo de 60 graus da horizontal. Se o trem ainda está se movendo horizontalmente, então o ângulo entre o deslocamento do trem e a força é igual a 60. 
Agora vamos resolver o problema de exemplo. Usando uma calculadora, determinamos que cos 60 é igual a 1/2. Preencha isso na fórmula e então podemos resolver: 10 Newton × 2 metros × 1/2 = 10 joules. 
Suponha, com base no exemplo acima, que levou 12 segundos para mover o trem 5 metros. Nesse caso, dividimos o trabalho realizado (86,6 joules) pelo tempo (12 segundos) para encontrar a resposta. Então a potência é: 86,6/12 = `7,22 watts. 
Por exemplo, no exemplo do problema duas etapas anteriores, podemos supor que o trem tinha, em princípio, uma energia mecânica total de 100 joules. Como a força puxa o trem neste exemplo, na direção do movimento, é positivo. A energia do trem é TMEeu + Cnc = 100 + 86,6 = 186, joules. Observe que as forças não conservativas são aquelas em que a potência necessária para acelerar um objeto depende do caminho do objeto. O atrito é um bom exemplo; um objeto empurrado por um caminho reto curto até um certo ponto experimentará menos atrito em média do que um objeto empurrado por um caminho sinuoso mais longo até o mesmo ponto final do caminho curto.
Calcular mão de obra
Contente
Na física, significa "trabalho" algo completamente diferente da fala cotidiana. Para ser mais preciso, o termo "trabalho" usado quando uma força física faz com que um objeto se mova. Em geral, quanto maior o deslocamento de uma determinada força, mais trabalho é realizado. O trabalho pode ser calculado com a fórmula Trabalho = F × D × cos(θ), onde F = força (em newtons), D = deslocamento (em metros) e θ = o ângulo entre a força vetorial e a direção do movimento.
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Parte 1 de 3: Determinando o trabalho em uma dimensão
1. Determine a direção da força e a direção do movimento. Para começar, é importante determinar tanto a direção da força quanto a do objeto. Lembre-se de que os objetos nem sempre se movem na mesma direção da força aplicada a eles; por exemplo, se você puxar um carrinho pequeno pela alça, você aplica uma força diagonal nele (se você for mais alto do que o carrinho é alto) para movê-lo para frente. Nesta seção lidamos com situações em que força e movimento "Nós vamos" indo na mesma direção. Para obter informações sobre como calcular o trabalho como este "não" se sim, você pode ler mais abaixo.
- Para deixar isso claro, vamos resolver o seguinte problema. Suponha que um trem de brinquedo seja puxado por uma locomotiva. Nesse caso, tanto o vetor de força quanto a direção do movimento do trem são iguais; frente. Nas próximas etapas, usamos essas informações para calcular o trabalho realizado pela locomotiva.
2. Determine o deslocamento do objeto. A primeira variável que precisamos para a fórmula do trabalho é D, ou deslocamento, que geralmente é fácil de encontrar. Deslocamento é a distância que um objeto é movido, em uma linha reta. Em problemas científicos, essa informação geralmente é dada, ou é possível inferi-la a partir dos dados. No mundo real, você pode encontrar o deslocamento medindo a distância entre o ponto inicial e o ponto final (não ao longo do caminho percorrido, mas "como o corvo voa").
3. Determine a força exercida sobre o objeto. Em seguida, determine a magnitude da força usada para fazer o objeto se mover. Esta é uma medida de "Tamanho" da força; quanto maior a força, maior será a aceleração do objeto. Se a magnitude da força não for fornecida, você pode deduzi-la da massa e da aceleração do objeto (assumindo que não há outras forças a serem consideradas) de acordo com a fórmula F = M xA.
4. Multiplique a potência vezes a distância. Se você conhece a magnitude da força sobre o objeto e a distância que ele se moveu, o resto é fácil. Multiplique esses dois valores juntos para encontrar o trabalho.
5. Dê a resposta em joules. Em física, ó.uma. trabalho quase sempre expresso em joules. 1 Joule é definido como 1 Newton exercido em 1 metro, ou em outras palavras, 1 Newton × metro. Isso parece lógico porque você multiplica uma distância por força e, assim, expressa isso em Nm.
Parte 2 de 3: Encontrando o trabalho quando a força é aplicada de um ângulo
1. Determine a força e o deslocamento como de costume. Acima discutimos um problema sobre trabalho, onde o objeto e a força seguem na mesma direção. Na realidade, muitas vezes isso não acontece. Nos casos em que a força e o movimento do objeto são opostos, você deve levar em consideração a diferença entre os dois e incluí-la no cálculo para obter o resultado correto. Para começar, encontre a magnitude da força e o deslocamento do objeto como de costume.
- Vejamos outro exemplo. Neste caso, digamos que puxamos o trem como no exemplo anterior, mas a puxada está inclinada para cima. Levaremos isso em consideração na próxima etapa, mas por enquanto vamos nos ater ao básico: o deslocamento do trem e a magnitude da força no trem. Suponha que a força tenha uma magnitude de 10 newtons e que o deslocamento é novamente igual a 2 metros, como antes.
2. Agora determine o ângulo entre a direção da força e o deslocamento. Ao contrário dos exemplos descritos acima, agora é necessário determinar a diferença entre as duas direções, expressa no ângulo. Se esses dados não forem fornecidos, você pode medir isso ou inferir isso de outras informações que você possui.
3. Multiplique a força F vezes o deslocamento D vezes o ângulo cos(θ). Uma vez que você conhece o deslocamento, a força e o ângulo (entre o vetor e o movimento), a resolução é quase tão fácil quanto sem levar o ângulo em consideração. Basta pegar o cos do ângulo (você provavelmente precisará de uma calculadora para isso) e multiplicá-lo pela força e pelo deslocamento para encontrar sua resposta (em joules).
Parte 3 de 3: Use um valor para o trabalho
1. Você também pode inverter a fórmula para encontrar a distância, força ou ângulo. A fórmula dada acima é obviamente útil não apenas para encontrar trabalho, mas também, se for dado trabalho, para encontrar as outras variáveis da mesma fórmula. Nesses casos, você apenas isola a variável que deseja calcular e resolve de acordo com princípios algébricos simples.
- Suponha que o trem seja puxado com uma força de 20 Newtons em um ângulo e se mova ao longo dos trilhos por uma distância de 5 metros, realizando 86,6 Joules de trabalho. Mas, não sabemos o ângulo em que a força atua sobre o objeto. Para resolver isso, vamos colocar a variável separadamente e trabalhar assim:
- 86,6 = 20 × 5 × cos(θ)
- 86,6/100 = cos(θ)
- arcos(0,866) = θ = 30
2. Divida pelo tempo que levou o movimento para encontrar a habilidade. O trabalho está diretamente relacionado "potência". A potência é simplesmente uma maneira de expressar a quantidade de trabalho realizado dentro de um determinado sistema ao longo do tempo que levou. Assim, para encontrar a potência, tudo o que você precisa fazer é o trabalho realizado para mover o objeto, dividindo pelo tempo de duração do movimento. A potência é expressa em unidades de Watt (igual a Joules por segundo).
3. Use a fórmula TMEeu + Cnc = TMEf encontrar a energia mecânica de um sistema. O trabalho também pode ser usado para determinar a energia de um determinado sistema. Na fórmula acima, TMEeu = é o inicial energia mecânica total dentro do sistema, TMEf = o final energia mecânica total dentro do sistema, e Wnc = o trabalho realizado no sistema devido a forças não conservativas.. Nesta fórmula, se a força se move na direção do deslocamento, ela é positiva e, se for contrária, é negativa. Observe que ambas as variáveis de energia podem ser encontradas com a fórmula (½)mv onde m = massa e v = volume.
Pontas
- Se você conseguir resolver um problema, sorria e dê um tapinha nas costas!
- Faça o máximo de exercícios possível, com os quais você aprende a entender o assunto.
- Continue praticando e tente novamente se não funcionar na primeira vez.
- Conheça os seguintes pontos sobre mão de obra:
- O trabalho pode ser positivo ou negativo. (Aqui queremos dizer o significado físico de positivo e negativo, não o significado literal.)
- O trabalho é negativo se a força for oposta à direção do deslocamento.
- O trabalho é positivo se a força for igual à direção do deslocamento.
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