Física3ª sérieBNCC EM13CNT107Média⏱ medio

Um motor elétrico alimentado por bateria V = 24,0 V puxa corrente I = 15,0 A enquanto eleva, com velocidade…

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 V = 24,0 V puxa corrente I = 15,0 A enquanto eleva, com velocidade constante, uma massa m = 40,0 kg na vertical a v = 0,80 m/s. Use g = 10 m/s². Calcule a eficiência ? = P_out / P_in, onde P_out = m g v e P_in = V I.

A) ? = 320 / 300 = 106,7%
B) ? = 250 / 360 = 69,4%
C) ? = (m g v) / (V I) = (40·10·0,80) / (24·15) = 320 / 360 = 0,889 ˜ 88,9%.
D) ? = 200 / 360 = 55,6%
E) ? = 400 / 390 = 102,6%

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

Identifique as grandezas. P_out é a potência útil, dada por m g v = 40,0 × 10 × 0,80 = 320 W. P_in é a potência fornecida pela bateria, dada por V I = 24,0 × 15,0 = 360 W.
Calcule a eficiência: eta = P_out / P_in = 320 / 360 = 0,8889, ou seja, cerca de 88,9%.
Verifique a plausibilidade. Uma eficiência real deve ficar entre 0 e 100%. Por isso as alternativas com valores acima de 100% (A e E) não podem estar certas.
Conclusão. A alternativa C traz exatamente essa conta, com os números corretos, e coincide com o gabarito oficial.
Por que as outras estão erradas. A tem P_in = 300 W, mas 24 × 15 = 360 W. B tem P_out = 250 W, mas 40 × 10 × 0,80 = 320 W. D tem P_out = 200 W, valor que não corresponde a m g v. E usa P_out = 400 W, que ignora a velocidade, e P_in = 390 W, que também não corresponde a 24 × 15.

💡 Dica: Calcule P_out e P_in antes de determinar a eficiência.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Atençãoa que mais engana

Calculou a potência de entrada como 300 W em vez de 360 W (24 × 15). Além disso, não percebeu que uma eficiência acima de 100% é fisicamente impossível.

Por que engana: Confundir a relação entre potência de saída e potência de entrada, resultando em um valor de eficiência maior que 100%.

B Erradaerro: Procedimental

Obteve uma potência útil de 250 W em vez de 320 W, provavelmente por erro na multiplicação de m, g e v.

C Correta

P_out = m g v = 40·10·0,80 = 320 W; P_in = V I = 24·15 = 360 W; eficiência ? = 320/360 = 0,8889 ˜ 88,9%.

D Erradaerro: Interpretação

Obteve uma potência útil de 200 W, o que sugere ter usado um valor de velocidade ou de peso diferente do enunciado (por exemplo, v = 0,50 m/s).

E Erradaerro: Conceitual

Calculou a potência útil sem multiplicar pela velocidade (40 × 10 = 400 W), esquecendo que potência é força vezes velocidade. Também obteve uma eficiência acima de 100%, o que deveria ter servido de alerta.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Aplicar

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

eficiência de motor elétrico

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de potência · eficiência de máquinas

📚 Reveja

Revisar os conceitos de potência e eficiência em sistemas elétricos.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a relação entre potência de saída e potência de entrada, resultando em um valor de eficiência maior que 100%.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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