How does work...work? - Peter Bohacek

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira

In Physics,

Na Física,

the concepts of work and power help us understand

os conceitos de trabalho e de potência ajudam-nos a compreender

and explain lots of things in our universe.

e a explicar muitas coisas no nosso universo.

Let's start with work.

Comecemos pelo trabalho.

Positive work is the energy we put into a system,

O trabalho positivo é a energia que colocamos num sistema

and negative work is energy that is transferred out.

e o trabalho negativo é a energia é transferida a partir desse sistema.

Think of positive work as money being added to your bank account,

Pensem no trabalho positivo como dinheiro que entra na vossa conta bancária

and negative work as money taken out.

e em trabalho negativo, como o dinheiro que de lá sai.

In the metric system,

No sistema métrico,

work and energy are measured in Joules.

o trabalho e a energia medem-se em Joules.

As an example, let's take a beautiful, old, mechanical grandfather clock.

Como exemplo, peguemos no belo relógio mecânico de caixa alta.

We transfer energy into the clock

Transferimos energia para o relógio quando damos à manivela

when we turn the crank

to raise the heavy metal cylinders inside the clock.

para elevar os pesados cilindros de metal no interior do relógio.

When we do this, we are doing positive work,

Quando fazemos isso, estamos a fazer trabalho positivo,

adding energy to the clock,

fornecendo energia ao relógio

and that energy is stored as gravitational potential energy.

e essa energia fica armazenada como energia potencial gravitacional.

We can calculate the amount of work done by multiplying the force we apply

Calculamos a quantidade de trabalho feito multiplicando a força que aplicamos

times the distance over which we apply the force.

pela distância a que aplicamos essa força.

To raise the metal cylinders,

Para elevar os cilindros de metal,

we need to apply a force equal to their weight.

precisamos de aplicar uma força igual ao seu peso.

That is, equal to the force of gravity

Ou seja, igual à força da gravidade,

pulling downward on the cylinders.

que puxa os cilindros para baixo.

These cylinders weight 300 Newtons,

Estes cilindros pesam 300 newtons,

which is pretty heavy,

o que é bastante peso,

about as much as a small child,

quase tanto como o peso duma criança.

and if we lift them 1/2 meter,

Se os elevarmos meio metro,

then we do 300 Newtons

temos 300 newtons vezes meio metro

times 1/2 meter

or 150 Joules of work.

ou seja, 150 Joules de trabalho.

Power is the rate at which energy is transferred.

A potência é a taxa a que se transfere a energia.

When we say rate,

Quando dizemos taxa,

we mean the amount of energy transferred

queremos dizer a quantidade de energia transferida

per unit of time.

por unidade de tempo.

In the metric system, power is measured in

No sistema métrico, a potência mede-se

Joules per second,

em Joules por segundo, ou watts.

or Watts.

The term Watt goes back to James Watt,

O termo "watt" provém de James Watt,

who came up with the concept of horsepower

que propôs o conceito de cavalo-vapor

to measure the amount of power

para medir a quantidade da potência

produced by a typical work horse.

produzida pelo habitual trabalho de um cavalo.

James Watt was a producer of industrial steam engines,

James Watt era produtor de máquinas a vapor industriais

and he wanted his potential customers

e queria que os seus clientes potenciais pudessem fazer comparações

to be able to make comparisons

between his steam engines and a familiar quanity,

entre as suas máquinas a vapor e uma quantidade familiar,

the power they could get from a working horse.

a potência que podiam obter de um cavalo de trabalho.

It was such a useful idea

Era uma ideia tão útil

that the metric system unit for power, the Watt,

que a unidade do sistema métrico para a potência, o watt,

is named after James Watt.

ficou com o nome de James Watt.

Following in James Watt's footsteps,

Seguindo as pisadas de James Watt,

let's compare the amount of power it takes

comparemos a quantidade de potência necessária

to run this grandfather clock

para pôr a funcionar o relógio de caixa alta

to the power we'd need to run

com a potência necessária

a bright, 100-Watt light bulb.

para acender uma lâmpada elétrica de 100 watts.

We can measure the power a person uses

Medimos a potência usada para dar corda ao relógio

to wind the clock

by dividing the amount of work they did

dividindo a quantidade de trabalho que fizeram

by the time it took them to do it.

pelo tempo levado para o fazer.

If it takes 1 minute, or 60 seconds,

Se demorarem um minuto, ou seja, 60 segundos,

to lift the weights,

para elevar os pesos,

then they are doing 150 Joules

estão a fazer 150 Joules

divided by 60 seconds,

divididos por 60 segundos,

or 2.5 Joules per second of work.

ou seja, um trabalho de 2,5 Joules por segundo.

They are adding energy to the clock

Estão a adicionar energia ao relógio

in the rate of 2.5 Watts.

à taxa de 2,5 watts.

You would need about 40 times as much

Precisam de cerca de 40 vezes mais

to run a bright, 100-Watt light bulb.

para acender uma lâmpada elétrica de 100 watts.

Before we let the clock run,

Antes de pormos o relógio a funcionar,

the energy is stored

a energia fica armazenada

as gravitational potential energy of the cylinders.

como energia potencial gravitacional dos cilindros.

It's like your bank account

É como uma conta bancária

when you have just deposited money.

quando acabamos de depositar dinheiro.

But if we let the clock run,

Mas, se pusermos o relógio a funcionar,

the cylinders slowly move downward.

os cilindros vão descendo lentamente.

Energy is leaving the clock.

A energia está a abandonar o relógio.

In fact, when the cylinders get to the bottom,

Quando os cilindros chegam ao fundo,

all the energy that we put in will have left.

toda a energia que lhe pusemos terá desaparecido.

So how much power does the clock use?

Então, quanta potência usa o relógio?

That is, how many Joules of energy per second leave the clock

Ou seja, quantos Joules de energia por segundo saem do relógio

if it takes 5 days for the cylinders to return to their original position?

se os cilindros levarem cinco dias a regressar à sua posição original?

We can figure this out

Podemos calcular isso

because we already know how much work we did

porque já sabemos quanto trabalho fizemos

when we lifted the cylinders:

quando elevámos os cilindros:

150 Joules.

150 Joules.

But this time, it took 5 days rather than a minute.

Mas, desta vez, demorou cinco dias em vez de um minuto.

Five days is 5 times 24

Cinco dias é 5 vezes 24

times 60

vezes 60

times 60 again

vezes 60, novamente,

or 432,000 seconds.

ou seja, 432 000 segundos.

So we divide the work done by the time

Dividimos o trabalho feito pelo tempo

and find the answer of about 0.00035 Joules per second,

e encontramos a resposta de cerca de 0,00035 Joules por segundo,

or about 0.35 milliwatts.

ou seja, cerca de 0,35 mili-watts.

That's a tiny amount of power.

É uma quantidade minúscula de potência.

This clock uses so little power

Este relógio usa tão pouca potência

that you could run almost 300,000 clocks

que podemos pôr a funcionar quase 300 000 relógios

using the same power it takes to run one 100-Watt light bulb.

usando a mesma potência necessária para acender uma lâmpada de 100 watts.

That's right, you could run a clock in every house

Podemos pôr um relógio a funcionar em cada casa

in a medium sized city with that much power.

numa cidade de tamanho médio com essa mesma potência.

That's a pretty amazing conclusion

É uma conclusão espantosa

and it took knowledge of work

e foram precisos os conhecimentos sobre trabalho e potência,

and power to figure it out.

para saber isto.