Física e Química A (11.º Ano): Trabalho das Forças em Queda (Exame 2021)

Em meados do século XIX, James Joule estabeleceu a equivalência entre trabalho e calor, comparando a energia transferida como trabalho, necessária para obter um determinado aumento de temperatura numa amostra de água, com a energia transferida como calor para obter o mesmo efeito.
Joule utilizou um dispositivo semelhante ao esquematizado na Figura 1, no qual dois discos de chumbo (D₁ e D₂) eram elevados a uma determinada altura.
Quando os discos caíam, faziam rodar um sistema de pás mergulhado na água contida num recipiente.
O movimento rotativo das pás provocava a agitação da água, o que conduzia a um aumento da sua temperatura.
A massa total dos discos era 26,3 kg e a massa da água contida no recipiente era 6,04 kg.
A partir dos resultados obtidos numa série de experiências, Joule verificou que, após 20 quedas sucessivas de uma mesma altura de 1,60 m, o aumento de temperatura da água era, em média, 0,313 °C.
Considere que, durante uma parte do percurso, os discos caíram com velocidade constante.
Qual foi a soma dos trabalhos realizados pelas forças que atuaram nos discos, nessa parte do percurso?

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