Como calcular Trabalho baseado na força aplicada a um objecto a uma distância

Usando física, você pode calcular o trabalho necessário para mover um objeto ao longo de uma determinada distância. Movimento é necessário para o trabalho a ser feito. Para o trabalho a ser feito, uma força resultante tem de mover um objeto através de um deslocamento. O trabalho é um produto da força e deslocamento.

Aqui está um exemplo: Digamos que você está empurrando uma enorme casa de lingote de ouro, como esta figura mostra. Quanto trabalho que você tem que fazer para obtê-lo em casa? Para encontrar trabalho, você precisa saber tanto a força e deslocamento. Em primeiro lugar, descobrir quanta força empurrando o lingote requer.

Suponha-se que o coeficiente de atrito cinético das,

entre o lingote e o chão é de 0,250 e que o lingote tem uma massa de 1.000 kg. Qual é a força que você tem que exercer para manter o lingote se movendo sem acelerar isso? Comece com esta equação para a força de atrito:

Assumindo que a estrada é plana, a magnitude da força normal, F_N, é apenas mg (Massa vezes a aceleração da gravidade). Isso significa que

Onde m é a massa do lingote e g é a aceleração devido à gravidade na superfície da Terra. Ligar os números dá-lhe o seguinte:

Tem de aplicar uma força igual em magnitude à força de atrito (isto é, 2.450 newtons) para manter o lingote movendo-se sem acelerar.

Você sabe a força, de modo a encontrar trabalho, você precisa saber o deslocamento. Dizer que sua casa é de 3 quilômetros, ou 3.000 metros, distância. Para chegar a casa de lingote, você tem que fazer isso muito trabalho:

Porque você está empurrando o lingote com uma força que é paralelo ao chão, o ângulo entre F e s é de 0 graus, e cos 0 graus = 1, então ligar os números dá-lhe o seguinte:

Você precisa fazer 7,35 x 10⁶ joules de trabalho para mover sua casa lingote. Quer um pouco de perspectiva? Bem, para levantar um quilograma um metro para cima, você tem que fornecer uma força de 9,8 newtons (cerca de 2,2 libras) mais que a distância, que leva 9,8 joules de trabalho. Para chegar a sua casa de lingote, você precisa de 750.000 vezes isso. Dito de outra forma, uma kilocalorie é igual a 4.186 joules. A kilocalorie é comumente chamado de calorias (capital C) em a nutrição, portanto, para mover a casa de lingote, você precisa gastar cerca de 1.755 calorias. Hora de sair as barras de energia!