Como funciona o trabalho? — Peter Bohacek
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0:14 - 0:15Na Física,
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0:15 - 0:18os conceitos de trabalho e de potência
ajudam-nos a compreender -
0:18 - 0:21e a explicar muitas coisas
no nosso universo. -
0:21 - 0:23Comecemos pelo trabalho.
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0:23 - 0:26O trabalho positivo é a energia
que colocamos num sistema -
0:26 - 0:30e o trabalho negativo é a energia
é transferida a partir desse sistema. -
0:30 - 0:34Pensem no trabalho positivo como dinheiro
que entra na vossa conta bancária -
0:34 - 0:37e em trabalho negativo,
como o dinheiro que de lá sai. -
0:37 - 0:38No sistema métrico,
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0:38 - 0:41o trabalho e a energia medem-se em Joules.
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0:41 - 0:46Como exemplo, peguemos no belo
relógio mecânico de caixa alta. -
0:46 - 0:49Transferimos energia para o relógio
quando damos à manivela -
0:49 - 0:52para elevar os pesados cilindros de metal
no interior do relógio. -
0:52 - 0:55Quando fazemos isso,
estamos a fazer trabalho positivo, -
0:55 - 0:57fornecendo energia ao relógio
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0:57 - 1:01e essa energia fica armazenada
como energia potencial gravitacional. -
1:01 - 1:05Calculamos a quantidade de trabalho feito
multiplicando a força que aplicamos -
1:05 - 1:08pela distância a que aplicamos essa força.
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1:08 - 1:10Para elevar os cilindros de metal,
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1:10 - 1:12precisamos de aplicar uma força
igual ao seu peso. -
1:13 - 1:15Ou seja, igual à força da gravidade,
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1:15 - 1:17que puxa os cilindros para baixo.
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1:18 - 1:20Estes cilindros pesam 300 newtons,
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1:20 - 1:21o que é bastante peso,
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1:21 - 1:23quase tanto como o peso duma criança.
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1:23 - 1:25Se os elevarmos meio metro,
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1:25 - 1:28temos 300 newtons vezes meio metro
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1:29 - 1:32ou seja, 150 Joules de trabalho.
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1:32 - 1:35A potência é a taxa
a que se transfere a energia. -
1:35 - 1:37Quando dizemos taxa,
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1:37 - 1:39queremos dizer a quantidade
de energia transferida -
1:39 - 1:40por unidade de tempo.
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1:40 - 1:42No sistema métrico, a potência mede-se
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1:42 - 1:45em Joules por segundo, ou watts.
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1:46 - 1:48O termo "watt" provém de James Watt,
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1:48 - 1:51que propôs o conceito de cavalo-vapor
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1:51 - 1:52para medir a quantidade da potência
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1:52 - 1:55produzida pelo habitual
trabalho de um cavalo. -
1:55 - 1:58James Watt era produtor
de máquinas a vapor industriais -
1:58 - 2:01e queria que os seus clientes potenciais
pudessem fazer comparações -
2:01 - 2:04entre as suas máquinas a vapor
e uma quantidade familiar, -
2:04 - 2:07a potência que podiam obter
de um cavalo de trabalho. -
2:07 - 2:09Era uma ideia tão útil
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2:09 - 2:12que a unidade do sistema métrico
para a potência, o watt, -
2:12 - 2:14ficou com o nome de James Watt.
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2:14 - 2:16Seguindo as pisadas de James Watt,
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2:16 - 2:18comparemos a quantidade
de potência necessária -
2:18 - 2:20para pôr a funcionar
o relógio de caixa alta -
2:20 - 2:21com a potência necessária
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2:22 - 2:24para acender uma lâmpada
elétrica de 100 watts. -
2:24 - 2:27Medimos a potência usada
para dar corda ao relógio -
2:27 - 2:30dividindo a quantidade
de trabalho que fizeram -
2:30 - 2:31pelo tempo levado para o fazer.
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2:31 - 2:34Se demorarem um minuto,
ou seja, 60 segundos, -
2:34 - 2:35para elevar os pesos,
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2:35 - 2:37estão a fazer 150 Joules
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2:38 - 2:39divididos por 60 segundos,
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2:39 - 2:43ou seja, um trabalho
de 2,5 Joules por segundo. -
2:44 - 2:46Estão a adicionar energia ao relógio
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2:46 - 2:48à taxa de 2,5 watts.
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2:48 - 2:51Precisam de cerca de 40 vezes mais
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2:51 - 2:53para acender uma lâmpada elétrica
de 100 watts. -
2:53 - 2:55Antes de pormos o relógio a funcionar,
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2:55 - 2:57a energia fica armazenada
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2:57 - 2:59como energia potencial
gravitacional dos cilindros. -
2:59 - 3:01É como uma conta bancária
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3:01 - 3:03quando acabamos de depositar dinheiro.
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3:03 - 3:05Mas, se pusermos o relógio a funcionar,
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3:05 - 3:07os cilindros vão descendo lentamente.
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3:07 - 3:09A energia está a abandonar o relógio.
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3:09 - 3:11Quando os cilindros chegam ao fundo,
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3:11 - 3:14toda a energia que lhe pusemos
terá desaparecido. -
3:14 - 3:16Então, quanta potência usa o relógio?
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3:16 - 3:20Ou seja, quantos Joules
de energia por segundo saem do relógio -
3:21 - 3:25se os cilindros levarem cinco dias
a regressar à sua posição original? -
3:26 - 3:27Podemos calcular isso
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3:27 - 3:29porque já sabemos quanto trabalho fizemos
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3:29 - 3:31quando elevámos os cilindros:
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3:31 - 3:32150 Joules.
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3:33 - 3:35Mas, desta vez, demorou cinco dias
em vez de um minuto. -
3:36 - 3:39Cinco dias é 5 vezes 24
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3:39 - 3:40vezes 60
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3:40 - 3:42vezes 60, novamente,
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3:42 - 3:44ou seja, 432 000 segundos.
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3:45 - 3:47Dividimos o trabalho feito
pelo tempo -
3:47 - 3:53e encontramos a resposta
de cerca de 0,00035 Joules por segundo, -
3:53 - 3:56ou seja, cerca de 0,35 mili-watts.
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3:57 - 3:59É uma quantidade minúscula de potência.
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3:59 - 4:01Este relógio usa tão pouca potência
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4:01 - 4:04que podemos pôr a funcionar
quase 300 000 relógios -
4:04 - 4:08usando a mesma potência necessária
para acender uma lâmpada de 100 watts. -
4:08 - 4:10Podemos pôr um relógio
a funcionar em cada casa -
4:11 - 4:13numa cidade de tamanho médio
com essa mesma potência. -
4:13 - 4:15É uma conclusão espantosa
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4:15 - 4:18e foram precisos os conhecimentos
sobre trabalho e potência, -
4:18 - 4:19para saber isto.
- Title:
- Como funciona o trabalho? — Peter Bohacek
- Speaker:
- Peter Bohacek
- Description:
-
Vejam a lição completa: http://ed.ted.com/lessons/how-does-work-work-peter-bohacek
Os conceitos do trabalho e do poder ajudam-nos a desvendar e a compreender muitas das leis físicas que governam o nosso universo. Nesta lição, Peter Bohacek explora a interação de cada conceito quando aplicado a dois objetos comuns — uma lâmpada elétrica e um relógio de caixa alta.
Lição de Peter Bohacek, animação de Luke Cahill.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 04:31
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