Física2ª sérieBNCC EM13CNT107Média⏱ medio

Um motor elétrico alimentado por bateria de V = 48 V puxa uma corrente I = 45 A enquanto eleva uma carga de…

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 elétrico alimentado por bateria de V = 48 V puxa uma corrente I = 45 A enquanto eleva uma carga de massa m = 250 kg por h = 20 m em t = 25 s. Use g = 10 m/s². Calcule o rendimento do motor ? = P_mech/P_elec, onde P_mech = m·g·h/t e P_elec = V·I. Expresse ? em porcentagem.

A) ? = 100%
B) ? = 75%
C) ? = 86%
D) ? = 80%
E) P_mech = 2000 W; P_elec = 48·45 = 2160 W; ? = 2000/2160 ˜ 0,926 ? 92,6%.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

Calcular a potência mecânica útil. P_mec = m·g·h/t = 250 × 10 × 20 / 25 = 50000 / 25 = 2000 W. Passo 2: Calcular a potência elétrica fornecida pela bateria. P_elec = V·I = 48 × 45 = 2160 W. Passo 3: Calcular o rendimento. rendimento = P_mec / P_elec = 2000 / 2160 = 0,9259..., ou aproximadamente 92,6%. Passo 4: Comparar com as alternativas. A alternativa E é a correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A (100%) só ocorreria em um motor ideal, sem perdas, o que não é o caso; B (75%), C (86%) e D (80%) não correspondem à razão entre 2000 W e 2160 W, que é 92,6%. Passo 5: Observação sobre o enunciado. Como o rendimento é sempre menor que 100% em um motor real, a alternativa A já pode ser descartada antes de qualquer cálculo, o que reduz as opções para a análise numérica.

💡 Dica: Calcule primeiro P_mech e P_elec antes de encontrar o rendimento.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

O aluno supõe que o motor converte toda a energia elétrica em trabalho útil, ignorando as perdas por aquecimento e atrito. Assim, assume rendimento ideal de 100%.

B Erradaerro: Procedimental

O aluno provavelmente errou no cálculo de P_mec ou de P_elec, obtendo valores que dão uma razão de 0,75, como usar uma altura ou tempo diferente dos dados do enunciado.

C Erradaerro: Atenção

O aluno provavelmente errou a multiplicação de V·I (48 × 45 = 2160), usando um valor de potência elétrica incorreto, o que leva a uma razão de cerca de 0,86.

D Erradaerro: Senso comuma que mais engana

O aluno pode ter estimado um valor típico de rendimento de motores de cabeça ou arredondado de forma imprecisa, em vez de calcular a razão entre as potências a partir dos dados.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre potência mecânica e elétrica, calculando incorretamente o rendimento do motor.

E Correta

P_mech = 250·10·20/25 = 2000 W; entrada elétrica P_elec = 48·45 = 2160 W; relação = 2000/2160 ˜ 0,9259 ˜ 92,6%.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Avaliar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

rendimento de motor

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de potência · física de motores

📚 Reveja

Revisar os conceitos de potência mecânica e elétrica.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre potência mecânica e elétrica, calculando incorretamente o rendimento do motor.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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