Física2ª sérieBNCC EM13CNT107Difícil⏱ longo

Um motor CC é alimentado por V = 48,0 V; resistência do armadura Ra = 2,00 O. Constantes: K_t = 0,150 N·m/A e…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT107

Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Um motor CC é alimentado por V = 48,0 V; resistência do armadura Ra = 2,00 O. Constantes: K_t = 0,150 N·m/A e K_e = 0,150 V·s/rad. O torque de carga é t_load = 1,80 N·m. Despreze indutância e atrito. Determine a velocidade angular de regime ? (rad/s) e a potência mecânica fornecida à carga P_mech (W).

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

Resposta esperada

Em regime t = K_t·I ? I = t_load/K_t = 1,80/0,150 = 12,0 A. Contra-e.m.f. E = V - I·R_a = 48,0 - 12,0·2,00 = 24,0 V. ? = E/K_e = 24,0/0,150 = 160 rad/s. P_mech = t_load·? = 1,80·160 = 288 W. (Entrada elétrica P_in = V·I = 576 W; eficiência = 50%).

Explicação

A solução envolve a aplicação das relações fundamentais de um motor CC, onde o torque gerado é proporcional à corrente e a tensão aplicada é reduzida pela queda de tensão na resistência da armadura. A partir da contra-e.m.f., é possível calcular a velocidade angular do motor, que é essencial para determinar a potência mecânica fornecida à carga. A eficiência do sistema é avaliada comparando a potência mecânica com a potência elétrica consumida.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Analisar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

motor CC

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

circuitos elétricos · motores elétricos

📚 Reveja

Revisar as equações de torque e potência em motores elétricos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre torque e potência, calculando a potência sem considerar a velocidade angular corretamente.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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