• O que é trabalho mecânico?
• Características do trabalho mecânico
• Fórmula de trabalho mecânico
• Tipos de trabalho mecânico
• Exemplos de trabalho mecânico

Explicamos o que é trabalho mecânico em física, suas características e a fórmula para calculá-lo. Além disso, quais tipos existem e exemplos.

Trabalho mecânico é a quantidade de energia transferida para um corpo por uma força.

O que é trabalho mecânico?

Dentro fisica, e mais especificamente na ramo da mecânica, entende-se por trabalho mecânico (ou simplesmente trabalhado) à ação de um força em um corpo em repouso movimento, de modo a produzir um deslocamento no corpo proporcional ao Energia investido na força que o move. Em outras palavras, o trabalho mecânico é a quantidade de energia transferida para um corpo por uma força agindo sobre ele.

O trabalho mecânico é magnitude escalar, que geralmente é medido na Sistema internacional (SI) através de joules ou joules (J) e é representado pela letra W (do inglês trabalhar, "Trabalhado"). Além disso, muitas vezes falamos sobre trabalho positivo ou negativo, dependendo se a força transfere energia para o objeto (trabalho positivo) ou a subtrai (trabalho negativo). Assim, por exemplo, quem joga uma bola faz um trabalho positivo, enquanto quem a pega faz um trabalho negativo.

Características do trabalho mecânico

O trabalho mecânico é caracterizado por:

• É uma magnitude escalar, que é medida através de joules (ou seja, quilogramas por metro quadrado dividido por um segundo ao quadrado) e é representada pela letra W.
• Depende diretamente da força que o causa, de modo que para que haja trabalho mecânico sobre um corpo, deve haver uma força mecânica aplicada a ele ao longo de um caminho definido.
• Na linguagem atual, o termo “trabalho” é usado para definir aquela atividade mecânica cujo desempenho consome uma quantidade de energia.
• A transferência de aquecer (energia calórica) não é considerado uma forma de trabalho, embora consista em uma transferência de energia.

Fórmula de trabalho mecânico

A fórmula mais simples para calcular o trabalho de um corpo que é movido por uma força é geralmente a seguinte:

W = F x d

onde W é o trabalho realizado, F é a força que atua sobre o corpo e D é a distância do deslocamento sofrido pelo corpo.

No entanto, força e distância são geralmente consideradas magnitudes vetoriais, que requerem uma certa orientação no espaço. Assim, a fórmula acima pode ser reformulada para incluir tal orientação, como segue:

W = F x d x cos𝛂

onde o cosseno de alfa (cos𝛂) determina o ângulo entre a direção na qual a força é aplicada e a direção na qual o objeto se move como resultado.

Tipos de trabalho mecânico

O trabalho negativo ocorre quando a força aplicada resiste ao movimento que o objeto estava trazendo.

O trabalho mecânico pode ser de três tipos, dependendo se adiciona, subtrai ou mantém o nível de energia no corpo em movimento. Assim, podemos falar sobre:

• Trabalho positivo (W > 0). Ocorre quando a força contribui com energia para o objeto em questão, produzindo um deslocamento na mesma direção em que a força foi aplicada. Um exemplo disso seria um jogador de golfe que acerta uma bola com o taco e a faz voar vários metros, ou um jogador de beisebol que acerta uma bola em movimento, modificando a trajetória que ela tinha.
• Trabalho zero (W = 0). Ocorre quando a força aplicada não produz nenhum deslocamento no objeto, mesmo consumindo energia no processo. Um exemplo disso seria uma pessoa que empurra um móvel muito pesado sem que ele se mova um centímetro.
• Trabalho negativo (W < 0).Ocorre quando a força aplicada subtrai energia do objeto em questão, resistindo ao movimento que o objeto já trazia ou reduzindo seu deslocamento. Um exemplo disso seria um jogador de beisebol que pega a bola lançada por outro, impedindo-o de continuar sua trajetória; ou uma pessoa que fica diante de um objeto caindo de uma colina e, embora não consiga pará-lo completamente, consegue retardar sua queda.

Exemplos de trabalho mecânico

Alguns exemplos de trabalho mecânico são:

• Em um jogo de futebol, o árbitro marca pênalti e Lionel Messi chuta a bola em direção ao gol, com uma força de 500N, fazendo com que ela se mova cerca de 15 metros sem tocar o solo. Quanto trabalho você colocou para marcar esse gol?

Resposta: aplicando a fórmula W = F x d, temos que Messi fez um trabalho de 500N x 15m, ou seja, um trabalho equivalente a 7500 J.

• Um trem segue para o sul a toda velocidade, em direção a um carro preso nos trilhos. Um super-herói, percebendo o perigo, decide ficar na frente da locomotiva e impedir seu avanço. Considerando que o trem traz consigo uma força de 20.000 N, que o super-herói é invulnerável e que a locomotiva está a 700 metros do vagão preso, quanto trabalho o super-herói tem que fazer para pará-lo?

Resposta: Como a frenagem da locomotiva requer pelo menos 20.000 N na direção oposta, e o super-herói gostaria de deixar uma margem de pelo menos 2 metros entre a locomotiva e o vagão preso, sabemos que ele deve aplicar um trabalho igual a 20.000 N x 698 m, ou seja, um trabalho negativo de 13.960.000 J.