Um pequeno motor elétrico levanta verticalmente uma carga de massa m = 50,0 kg com velocidade constante v =…
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
Um pequeno motor elétrico levanta verticalmente uma carga de massa m = 50,0 kg com velocidade constante v = 0,500 m/s. A alimentação elétrica fornece potência P_in = 400 W. Considere g = 10 m/s². Calcule o rendimento do motor usando F = m·g e potência útil P_out = F·v.
- A) ? = P_out/P_in = (m·g·v)/P_in = 250/400 = 0,625 (62,5%).
- B) ? = 0,75 (75%) porque a carga é maior que a potência do motor.
- C) A potência útil é zero, então ? = 0 (0%).
- D) ? = 0,50 (50%) porque a potência útil é metade da potência total.
- E) P_out = 500 W, portanto, ? = 500/400 = 1,25 (125%).
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 50,0 kg, velocidade constante v = 0,500 m/s, potência elétrica de entrada P_in = 400 W e g = 10 m/s². Passo 2: Calcule a força necessária para levantar a carga. Como a velocidade é constante, a força do motor equilibra o peso: F = m·g = 50,0 × 10 = 500 N. Passo 3: Calcule a potência útil, que é a potência mecânica entregue à carga: P_out = F·v = 500 × 0,500 = 250 W. Passo 4: Calcule o rendimento, que é a razão entre a potência útil e a potência fornecida: η = P_out/P_in = 250/400 = 0,625, ou seja, 62,5%. Passo 5: Conclusão. A alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa B está errada, pois o rendimento não depende de a carga ser maior que a potência; ele é a razão entre potência útil e potência fornecida. A alternativa C está errada, pois a potência útil não é zero: o motor realiza trabalho ao levantar a carga com velocidade constante. A alternativa D está errada, pois não há razão para supor que a potência útil seja metade da total; o valor 50% não resulta do cálculo com os dados. A alternativa E está errada, pois um rendimento acima de 100% violaria a conservação de energia, e o valor 500 W é a força em newtons, não uma potência.
💡 Dica: Calcule a força e a potência útil antes de determinar o rendimento.
Alternativa por alternativa
Força peso F = m·g = 50·10 = 500 N. Potência útil P_out = F·v = 500·0,5 = 250 W. Rendimento ? = P_out/P_in = 250/400 = 0,625 (62,5%). Todas as unidades em SI.
O aluno acredita que o rendimento depende do tamanho da carga em relação à potência do motor, sem fazer o cálculo de P_out. Também supõe que o rendimento é um valor escolhido por comparação, e não obtido pela razão entre potências.
Por que engana: Confundir a relação entre potência útil e potência total, levando a um cálculo incorreto do rendimento do motor.
O aluno pensa que, como a velocidade é constante, não há trabalho realizado, logo a potência útil seria zero. Confunde velocidade constante com ausência de força ou de energia transferida.
O aluno assume que metade da potência elétrica se perde e que a outra metade é útil, sem calcular F·v. Usa uma suposição arbitrária no lugar da razão entre P_out e P_in.
O aluno usa o valor numérico da força (500 N) como se fosse a potência útil, sem multiplicar pela velocidade. Depois divide por 400 e obtém um rendimento acima de 100%, sem perceber que isso é impossível.
Raio-X da questão
rendimento de motor
avaliacao
cálculo de potência · força gravitacional
Revisar os conceitos de potência e rendimento em motores elétricos.
Confundir a relação entre potência útil e potência total, levando a um cálculo incorreto do rendimento do motor.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Um motor elétrico recebe potência elétrica de 600 W e tem rendimento ? = 80%. Ele levanta verticalmente uma massa m = 50…
- Um motor elétrico sustenta verticalmente uma carga, movendo-a com velocidade constante v = 0,50 m/s. A carga total é m =…
- Um motor elétrico eleva uma massa m = 5 kg verticalmente com velocidade v = 0,5 m/s. A potência elétrica consumida é 200…
- Um motor elétrico deve elevar verticalmente, com velocidade constante, uma massa m = 2,0 kg a v = 0,50 m/s. Use g = 10…
- Um elevador de massa total m = 800 kg sobe com velocidade constante v = 1,50 m/s. O motor elétrico tem eficiência ? =…
- Um motor elétrico eleva um elevador de massa total m = 80,0 kg a velocidade constante v = 0,50 m·s?¹. Considere g = 10…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog