Estou tendo alguns problemas para entender o conceito de trabalho negativo. Por exemplo, meu livro diz que se eu abaixar uma caixa no chão, ela o fará trabalho positivo em minhas mãos e minhas mãos fazem trabalho negativo na caixa. Então, se o trabalho ocorre quando uma força causa deslocamento, como acontece o trabalho negativo? Minhas mãos estão deslocando alguma coisa?
Comentários
- O deslocamento (e movimento) nem sempre é causado pela força que você deseja encontrar no trabalho de '. Em seu exemplo de abaixamento de um caixa, a gravidade deve ser levada em consideração.
- Seu livro pode estar errado. Se ' não cair, isso torna um trabalho negativo, mas, como explicado pela joshfísica, é ' é a desaceleração do movimento.
- @ffred O livro está certo, pois segurar um objeto em um campo gravitacional resulta em uma força normal do mão, e como o movimento é para baixo, é de fato um trabalho negativo
- S ligeiramente tangencial, mas pode ajudar a ter uma ideia do que se entende por trabalho negativo, dê uma olhada nas diferentes convenções para escrever a primeira lei da termodinâmica. Você pode ver que o que é definido como trabalho positivo sob uma convenção é trabalho negativo em outra.
Resposta
No contexto da mecânica clássica, como você descreve, o trabalho negativo é executado por uma força sobre um objeto, aproximadamente sempre que o movimento do objeto está na direção oposta à força. Essa “oposição” é o que causa o sinal negativo na obra. Esse trabalho negativo indica que a força tende a desacelerar o objeto, ou seja, diminuir sua energia cinética.
Para ser mais matematicamente preciso, suponha que um objeto se mova ao longo de uma linha reta (como no seu exemplo) sob a influência de uma força $ \ mathbf F $, então o trabalho realizado no objeto à medida que sofre um pequeno deslocamento $ \ Delta \ mathbf x $ é $$ W = \ mathbf F \ cdot \ Delta \ mathbf x $$ onde negrito significa que a variável é um vetor e o ponto representa o produto escalar. Da definição do produto escalar, temos $$ W = F \ Delta x \ cos \ theta $$ Onde $ F $ é a magnitude de $ \ mathbf F $, $ \ Delta x $ é a magnitude de $ \ Delta \ mathbf x $, e $ \ theta $ é o ângulo entre $ \ mathbf F $ e $ \ Delta \ mathbf x $. Observe, em particular, que as magnitudes são positivas por definição, então $ \ cos \ theta $ é negativo se e somente de $ \ theta $ estiver entre $ 90 ^ \ circ $ e $ 180 ^ \ circ $. Quando o ângulo tem essas faixas, a força tem um componente perpendicular à direção do movimento e um componente oposto à direção do movimento. O componente perpendicular não contribui com nada para o trabalho e o componente oposto ao movimento contribui com uma quantidade negativa para o trabalho.
Comentários
- Olá. Noob de física aqui. É necessariamente verdade que se θ está entre 90∘ e 180∘ que existe um componente perpendicular? O mesmo se aplica ao quadrante 1? Eu ' estou tentando e não consigo ver.
Resposta
Trabalho é a componente da força paralela à direção do movimento vezes o deslocamento. Esse componente de força pode, é claro, apontar na direção oposta do movimento (antiparalelo). O trabalho realizado pela força é positivo no primeiro caso e negativo no segundo. Por exemplo, a direção da força da gravidade em um corpo em queda livre (solto do repouso) aponta para o centro da Terra, que também é a direção do deslocamento durante a queda. Conseqüentemente, diz-se que a força da gravidade faz um trabalho positivo no corpo em queda. O corpo em queda também sofre uma força de arrasto para cima devido à resistência do ar. Como a força de arrasto está sendo aplicada na direção oposta à do movimento, diz-se que está fazendo um trabalho negativo no corpo.