(Dissertativa) Um ônibus elétrico de massa m = 1,20×10^4 kg viaja a v_i = 20,0 m/s. Deve ser trazido a repouso…
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
(Dissertativa) Um ônibus elétrico de massa m = 1,20×10^4 kg viaja a v_i = 20,0 m/s. Deve ser trazido a repouso por frenagem combinada (mecânica + regenerativa). A equipe exige que a força média de frenagem não exceda F_max = 8,0×10^4 N. a) Determine o tempo mínimo ?t para parar o ônibus sem exceder F_max, usando J = ?p = F_médio·?t. b) Se o sistema regenerativo recupera 35% da energia cinética inicial, calcule a energia recuperada E_rec e a energia dissipada pelos freios E_diss (em J).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
a) Momento inicial p = m·v_i = 1,20×10^4·20,0 = 2,40×10^5 kg·m/s. Para parar, J = ?p = 2,40×10^5 N·s. Com F_médio = F_max, ?t_min = J / F_max = 2,40×10^5 / 8,0×10^4 = 3,00 s. b) Energia cinética inicial KE = ½ m v_i^2 = 0,5·1,20×10^4·(20,0)^2 = 0,5·1,20×10^4·400 = 2,40×10^6 J. Energia recuperada E_rec = 0,35·KE = 0,35·2,40×10^6 = 8,40×10^5 J. Energia dissipada E_diss = KE - E_rec = 2,40×10^6 - 8,40×10^5 = 1,56×10^6 J. Fórmulas usadas: J = ?p (N·s), p = m·v (kg·m/s), KE = ½ m v^2 (J).
Explicação
A solução utiliza a relação entre variação de momento e força média para determinar o tempo necessário para parar o ônibus, garantindo que a força não exceda o limite estipulado. Em seguida, calcula a energia cinética inicial e aplica a porcentagem de recuperação da energia para encontrar a energia recuperada e a energia dissipada pelos freios. Os conceitos de impulso, energia cinética e conservação de energia são aplicados corretamente, resultando nos valores desejados.
Raio-X da questão
frenagem e energia
avaliacao
energia cinética · segunda lei de Newton
Revisar as leis de Newton e conceitos de energia cinética e trabalho.
O aluno pode confundir a energia recuperada com a energia dissipada, calculando apenas a energia total sem considerar a porcentagem recuperada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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