Projete uma bobina de um motor CC que gere torque suficiente para levantar uma massa m = 2,0 kg por meio de um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Projete uma bobina de um motor CC que gere torque suficiente para levantar uma massa m = 2,0 kg por meio de um tambor de raio r = 0,05 m. Dados: campo magnético uniforme B = 0,25 T no entreferro, área de cada espira A = 0,020 m², corrente máxima disponível I_max = 4,0 A. Determine o número mínimo de voltas N necessário e discuta viabilidade prática do projeto (faça hipótese sobre densidade de enrolamento). Use t_req = m·g·r (g = 10 m/s²) e t = N·I·A·B.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: t_req = m·g·r = 2,0·10·0,05 = 1,0 N·m. Usar t = N·I·A·B ? N = t_req/(I_max·A·B) = 1,0/(4,0·0,020·0,25) = 1,0/0,02 = 50 voltas. Viabilidade: 50 voltas com I_max = 4,0 A e A = 0,020 m² é plausível; verificar espaço do entreferro e seção do fio para suportar I_max (resistência e aquecimento) e fator de empacotamento do enrolamento para confirmar se 50 voltas cabem numa bobina de dimensões compatíveis.
Explicação
O cálculo do torque requerido e a aplicação da fórmula para o torque gerado pela bobina permitem determinar o número mínimo de voltas necessárias para atender à demanda de torque. A viabilidade prática considera não apenas o número de voltas, mas também a capacidade do sistema de suportar a corrente máxima, o que envolve análise de espaço e resistência do fio. Assim, a solução proposta é válida, desde que sejam observadas as limitações físicas e térmicas do projeto.
Raio-X da questão
torque em motor CC
avaliacao
torque em motores elétricos · forças e movimentos
Revisar a relação entre torque, corrente e número de voltas em motores elétricos.
O aluno pode confundir a relação entre torque e força, não considerando corretamente o raio do tambor na aplicação da fórmula.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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