Trabalho mecânico é aquele que é desenvolvido por uma força quando esta consegue modificar o estado de movimento que tem um objeto. O trabalho mecânico equivale, por conseguinte, à energia que é necessária para mover o objeto em questão.
O trabalho é uma noção com diversas acepções. Neste caso, importa o seu significado relacionado com o produto de uma força. Mecânico, por sua vez, é um termo que está relacionado com o ramo da física que se centra no movimento e o equilíbrio dos objetos submetidos à influência de uma força.
Neste contexto, por trabalho mecânico entenda-se uma grandeza/magnitude física de tipo escalar, que se expressa mediante a unidade de energia conhecida como joule. Sempre que uma força se aplica sobre um corpo e o desloca, realiza um trabalho mecânico que se pode medir em joules.
Quando o trabalho mecânico (que se simboliza com uma letra W, pelo termo inglês “work”) é expressado através de uma equação, diz-se que W é igual à força que se aplica pela distância que se percorre. Isto deve-se ao facto de o trabalho mecânico supor que a força se aplica numa determinada trajetória.
Vejamos um exemplo simples de trabalho mecânico: um trabalhador empurra um carrinho de mão carregada com tijolos desde um sector de uma obra em construção para outro. A pessoa aplica uma força para mover o carrinho: por conseguinte, realiza um trabalho mecânico. A aplicação dessa força mantém-se até que o homem deixa de empurrar o carrinho (isto é, de realizar o trabalho mecânico), e este solta-se. Velocidade, aceleração, peso e gravidade integram esse conceito.
Critérios para a existência do trabalho mecânico
Na física, se não existe força e deslocamento, então não há trabalho. Logo, se uma pessoa segura um carrinho de mão por algum tempo, do ponto de vista da física, não existe ali um trabalho, já que não existe também o deslocamento. Há somente a força, mas apenas ela não classifica um trabalho.
Outra coisa importante é que o trabalho mecânico será maior conforme maior for a força e do deslocamento.
A medida do trabalho mecânico no Sistema Internacional é apresentada em N.m. Essa unidade é o fruto da multiplicação da força, que é medida em Newton (N), pelo deslocamento, medido nesse caso em metros (m).
O produto N.m é determinado como Joule, simbolizado por J, como forma de homenagear o físico britânico James Prescott Joule. Esse físico teve contato com alguns grandes nomes da ciência, dos quais se destaca John Dalton. A ciência se tratava de um hobby na vida de Joule, contudo, suas contribuições foram muito importantes.
Fisicamente, um Joule simboliza o trabalho feito por uma força de 1 Newton operando na mesma direção e sentido no que tange o deslocamento de 1 metro. Essa definição designa uma relação essencial entre força, deslocamento e unidade de medida, ressaltando a contribuição de Joule para o entendimento da energia e do trabalho na física.
Trabalho positivo, negativo e nulo
Há ainda nesse conceito a classificação em trabalho positivo, negativo e nulo. E a seguir estão as explicações sobre cada uma dessas classificações.
Se o ângulo entre a força e o deslocamento de um corpo se encontra na faixa de 0º a 90º, então o trabalho é classificado como positivo. Isso se dá devido a que os cossenos nesse intervalo são positivos. Nessa situação, a força e o deslocamento dividem a mesma direção, o que gera então um produto positivo por conta dos sinais iguais.
No entanto, ao levar em conta um ângulo α maior que 90º e menor que 180º (90º < α < 180º), o trabalho será negativo. Isso é algo que acontece porque a força e o deslocamento vão em direções opostas, mostrando que a força é empregada no sentido contrário ao deslocamento.
Mas quando α é igual a 90º, então trabalho é nulo, demonstrando uma situação onde a força não ajuda no deslocamento do corpo. Tais análises ressaltam a influência do ângulo na designação do sinal do trabalho feito por uma força.
Equipe editorial de Conceito.de. (27 de Janeiro de 2015). Atualizado em 2 de Fevereiro de 2024. Trabalho mecânico - O que é, conceito e definição. Conceito.de. https://conceito.de/trabalho-mecanico