Projeto: um manipulador magnético automatizado deve levantar peças ferrosas de massa m = 2,5 kg. Disponíveis…
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
Projeto: um manipulador magnético automatizado deve levantar peças ferrosas de massa m = 2,5 kg. Disponíveis: área do contato A = 5,0×10^-4 m², número de voltas N = 500, comprimento efetivo do circuito magnético l_eff = 0,05 m e resistência da bobina R = 0,60 O. Considere g = 10 m/s² e µ0 = 4p×10^-7 T·m/A. Calcule (a) campo B necessário pelo equilíbrio F = m·g com F ˜ B²A/(2µ0), (b) corrente I aproximada usando B ˜ µ0 N I / l_eff, (c) potência dissipada P = I²R. Discuta impactos socioambientais da solução eletromagnética.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: F = m·g = 2,5·10 = 25 N. B = sqrt(2 µ0 F / A) = sqrt(2·1,2566×10^-6·25 /5,0×10^-4) ˜ 0,355 T. I = B·l_eff /(µ0 N) = 0,355·0,05 /(1,2566×10^-6·500) ˜ 28,3 A. P = I²R ˜ (28,3)²·0,60 ˜ 480 W. Discussão: benefício: automação reduz esforço e danos físicos; permite reciclagem mais eficiente (positivo ambiental). Custos: consumo elétrico elevado e aquecimento da bobina, necessidade de fontes e dissipação térmica; segurança (campos magnéticos fortes) e impacto econômico por manutenção. Possíveis mitigação: otimizar núcleo ferromagnético para reduzir corrente, usar intertravamento e sensores para segurança, considerar fontes de energia renovável para reduzir emissões.
Explicação
Os cálculos realizados seguem os princípios da física que relacionam força, campo magnético e corrente elétrica, utilizando as fórmulas adequadas para determinar cada variável. A discussão dos impactos socioambientais aborda tanto os benefícios da automação quanto os custos e riscos associados, demonstrando uma análise abrangente da solução proposta. Essa abordagem permite entender não apenas a viabilidade técnica, mas também as implicações práticas e éticas do uso de tecnologia eletromagnética.
Raio-X da questão
campo magnético e potência
avaliacao
campo magnético · potência elétrica
Revisar as leis de eletromagnetismo e potência elétrica.
O aluno pode confundir a relação entre força e campo magnético, aplicando a fórmula incorretamente e não considerando as unidades adequadas.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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