Projeto: uma correia transportadora eleva cargas de massa m = 80 kg ao longo de um plano inclinado ? = 20° com…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projeto: uma correia transportadora eleva cargas de massa m = 80 kg ao longo de um plano inclinado ? = 20° com comprimento s = 6,0 m a velocidade constante v = 1,2 m/s. O coeficiente de atrito cinético entre carga e correia reduz de µ1 = 0,20 para µ2 = 0,08 por lubrificação. Calcule: (a) redução da energia dissipada por atrito por carga ?W; (b) energia poupada por hora se N = 400 cargas/h. Use g = 10 m/s². Discuta implicações para eficiência e sustentabilidade.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Modelo: F_f = µ m g cos?. Cálculos: F1 = 0,20·80·10·cos20° = 150,35 N ? W1 = F1·6,0 = 902,10 J. F2 = 0,08·80·10·cos20° = 60,14 N ? W2 = 360,84 J. ?W = W1-W2 = 541,26 J por carga. Para N = 400/h: ?E = 541,26·400 = 2,165×10^5 J/h ? potência média poupada = ?E/3600 = 60,14 W. Observações: o trabalho gravitacional por carga m g s sin? = 80·10·6·sin20° ˜1641,7 J não muda; a lubrificação reduz perdas por atrito, aumentando eficiência, diminuindo consumo energético e emissões, e reduzindo custo operacional. Assuma atrito cinético constante e movimento a velocidade constante.
Explicação
Os cálculos demonstram a redução da força de atrito ao mudar o coeficiente de atrito, resultando em menor energia dissipada por carga. A energia poupada por hora é obtida multiplicando a redução da energia dissipada pelo número de cargas transportadas, evidenciando a eficiência do sistema. A lubrificação não apenas diminui o consumo energético, mas também contribui para a sustentabilidade ao reduzir emissões e custos operacionais.
Raio-X da questão
energia dissipada por atrito
avaliacao
energia e trabalho · forças em planos inclinados
Revisar conceitos de atrito e energia em sistemas mecânicos.
O aluno pode confundir a energia dissipada por atrito com a energia total do sistema, não considerando a redução do coeficiente de atrito.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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