Explique qualitativa e quantitativamente como um sistema de frenagem regenerativa em um veículo elétrico…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Explique qualitativa e quantitativamente como um sistema de frenagem regenerativa em um veículo elétrico converte energia durante uma descida de altura h = 50 m. Considere m = 1500 kg, g = 10 m/s², rendimento total ? = 60% e calcule a energia recuperável e a potência média se a descida durar 30 s. Inclua componentes e perdas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: variação da energia potencial ?U = m g h = 1500 kg · 10 m/s² · 50 m = 750000 J. Energia elétrica recuperada E_rec = ?·?U = 0,60·750000 J = 450000 J (4,5×10^5 J). Potência média recuperada P_avg = E_rec / ?t = 450000 J / 30 s = 15000 W = 15 kW. Discussão qualitativa: o motor atua como gerador, convertendo energia potencial em energia elétrica via inversor e conversores; perdas ocorrem por resistências, aquecimento, perdas magnéticas e limites de carregamento da bateria. Fatores práticos: taxa máxima de recuperação depende da capacidade de corrente de bateria, controle eletrônico e velocidade; se a velocidade não for constante, incluir variação da energia cinética ?K = ½ m (v_f² - v_i²) nas contas. Fórmulas relevantes: ?U = m g ?h (J), E_rec = ?·?U (J), P = E/?t (W).
Explicação
A explicação apresenta um cálculo claro da energia potencial convertida em energia elétrica, considerando o rendimento do sistema. Além disso, a análise qualitativa aborda o funcionamento do sistema de frenagem regenerativa e as perdas envolvidas, proporcionando uma visão abrangente do processo. A inclusão de fórmulas relevantes e fatores práticos enriquece a compreensão do fenômeno, tornando a resposta completa e coerente.
Raio-X da questão
frenagem regenerativa
avaliacao
conservacao de energia · energia potencial gravitacional
Revisar conceitos de energia potencial e eficiência em sistemas de energia.
O aluno pode confundir a energia recuperável com a energia total, não considerando o rendimento do sistema na conversão de energia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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