(Dissertativa) Uma plataforma de massa m = 1,20×10^3 kg deve ser mantida suspensa magneticamente a pequena…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Investigar e analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos e sistemas de automação para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos sociais, culturais e ambientais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
(Dissertativa) Uma plataforma de massa m = 1,20×10^3 kg deve ser mantida suspensa magneticamente a pequena folga por um eletroímã que atua sobre uma placa ferromagnética. Considere área efetiva A = 0,50 m² e distância de entreferro g_gap = 5,0 mm. Use a aproximação da pressão magnética P = B²/(2µ0) e µ0 = 4p×10^-7 T·m/A. Calcule o campo B necessário e, supondo um enrolamento de N = 500 voltas, estime a corrente I necessária aproximando B ˜ µ0 N I / g_gap. Discuta impactos técnicos e socioambientais da escolha desse sistema (consumo energético, materiais, manutenção e benefício social).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: peso F = m g = 1,20×10^3·10 = 1,20×10^4 N. Pressão requerida P = F/A = 1,20×10^4/0,50 = 2,40×10^4 N/m². Com P = B²/(2µ0) ? B = v(2µ0 P) = v(2·4p×10^-7·2,40×10^4) ˜ 0,246 T. Para gap g_gap = 5,0×10^-3 m, N I ˜ B g_gap/µ0 ? I ˜ (B g_gap)/(µ0 N) ˜ (0,246·5,0×10^-3)/(4p×10^-7·500) ˜ 1,96 A. Impactos: tecnicamente demanda controle da folga e materiais com baixa perda magnética; consumo elétrico moderado (corrente ˜ 2 A, mas perda por resistências aquece bobina); uso de aço e cobre implica extração e reciclagem; manutenção envolve isolamento e refrigeração; socialmente pode reduzir ruído e emissões comparado a soluções mecânicas, mas exige projeto para segurança e reciclagem de materiais.
Explicação
O cálculo do peso e da pressão magnética é fundamental para determinar o campo magnético necessário para sustentar a plataforma. A relação entre o campo magnético, a corrente e o número de voltas permite estimar a corrente necessária para manter a plataforma suspensa. Além disso, a discussão sobre os impactos técnicos e socioambientais destaca a importância de considerar a eficiência energética e o uso de materiais sustentáveis no projeto do sistema.
Raio-X da questão
campo magnético e eletromagnetismo
avaliacao
campo magnético · eletromagnetismo
Revisar conceitos de campo magnético e suas aplicações práticas.
O aluno pode confundir a relação entre a corrente e o campo magnético, não aplicando corretamente a fórmula para calcular a corrente necessária.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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