Trabalho da força de atrito e variação de energia cinética

30 de maio, 2015 às 13:46 | Postado em Atrito, Mecânica

Quando andamos o trabalho realizado pela força de atrito estático é zero? Caso seja nulo o trabalho, então que força realiza trabalho para uma variação positiva de energia cinética de uma pessoa?

De fato quando andamos, dado que o solado do calçado NÃO desliza sobre o pavimento e portanto a força de atrito entre ambos é estática, NÃO há realização de trabalho pela força de atrito no sistema de referência do pavimento.

O Teorema Trabalho-Energia Cinética (TTE)  para um sistema S não rígido, constituído por subsistemas que interagem externa e internamente ao sistema, afirma que a variação da energia cinética de S é igual ao somatório dos trabalhos das forças internas e externas a S. O somatório dos trabalhos de todas as forças pode ser diferente do trabalho da força resultante sobre S pois para a força resultante somente importam as forças externas a S já que as forças internas se anulam aos pares (Terceira Lei de Newton).

Desta forma, em acordo com o TTE pode acontecer que um sistema modifique sua energia cinética mesmo quando as forças externas não realizam trabalho.

Um caso facilmente inteligível é o da bicicleta com o ciclista ou do automóvel que se deslocando sobre uma pista horizontal ganhando ou não ganhando energia cinética. Neste caso é evidente que o trabalho é realizado INTERNAMENTE à bicicleta-ciclista ou ao automóvel. Digo que é evidente pois o ciclista notoriamente despendi energia e o motor do automóvel consome combustível.  É o ciclista ou o motor que realizando trabalho interno ao sistema, além de suprir as perdas de energia devido a todas as resistências, pode ainda aumentar a energia cinética do sistema. E quando em uma frenagem na qual não ocorre deslizamento do pneu sobre a superfície de rolamento (portanto as forças atrito entre os pneus a pista são estáticas e não realizam trabalho), são as forças de atrito cinético internas ao automóvel (no sistema de freio e até no freio motor) que realizam trabalho resistivo ocasionando a perda de energia mecânica.

No caso de uma pessoa que se move, ganhando ou não energia cinética, como a força de atrito estático entre o solado do calçado e o pavimento sobre o qual ela se desloca NÃO realiza trabalho (a força de atrito estático não se desloca em relação ao pavimento), o trabalho é realizado internamente pelos músculos que movem partes do corpo (por exemplo as pernas) em relação ao restante do corpo.

Outras questões nas quais o mesmo tema aparece:

Por que cansamos quando caminhamos ou corremos na horizontal?

Girando e aumentando a energia cinética. Como surge a energia cinética extra?

Ganho de Energia Mecânica por um skatista e pelo incensário de Santiago de Compostela

Qual a razão de a orientação da força de atrito com a pista de rolamento poder ser diferente nas duas rodas de uma bicicleta?

“Docendo discimus.” (Sêneca)

Visualizações entre 27 de maio de 2013 e novembro de 2017: 5488.