Um motor elétrico eleva verticalmente um bloco de massa m = 3,50 kg com velocidade constante v = 0,40 m/s. A…

Questão

Um motor elétrico eleva verticalmente um bloco de massa m = 3,50 kg com velocidade constante v = 0,40 m/s. A potência elétrica medida na entrada é P_in = 30,0 W. Adote g = 10 m/s². Calcule a potência mecânica útil P_out (use P_out = F·v, F = m·g) e a eficiência ? (%) do motor. Em seguida: (a) redija um breve relatório técnico contendo os cálculos e conclusão; (b) escreva um comunicado curto para o público leigo explicando o resultado.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo: P_out = F·v = m·g·v = 3,50 kg·10 m/s²·0,40 m/s = 14,0 W. Eficiência ? = P_out/P_in = 14,0/30,0 = 0,4667 ? 46,7%. Relatório técnico (ex.:): apresentar dados experimentais, mostrar as fórmulas P_out = m·g·v e ? = P_out/P_in, calcular P_out = 14,0 W e ? = 46,7%, discutir fontes de perda (aquecimento, atrito) e concluir que ˜53,3% da energia elétrica é dissipada. Comunicado ao público (ex.): “O motor usa energia elétrica; cerca de 47% vira trabalho para erguer o bloco e o resto se perde principalmente como calor.”

Explicação

Os cálculos realizados utilizam as fórmulas da potência mecânica e da eficiência, que relacionam a força exercida pelo motor, a velocidade do bloco e a potência elétrica consumida. A potência mecânica útil é obtida multiplicando a força peso do bloco pela velocidade, resultando em 14,0 W. A eficiência é calculada como a razão entre a potência útil e a potência elétrica, indicando que aproximadamente 46,7% da energia é convertida em trabalho útil, enquanto o restante se perde em outras formas de energia, como calor.

Raio-X da questão

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