Um rotor de motor tem momento de inércia I = 0,012 kg·m² e gira a 3600 rpm. (a) Calcule a energia cinética…
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 rotor de motor tem momento de inércia I = 0,012 kg·m² e gira a 3600 rpm. (a) Calcule a energia cinética rotacional do rotor. (b) Estime por quanto tempo essa energia sustentaria um circuito de 15 W, assumindo conversão completa.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Converter velocidade: ? = 2p·rpm/60 = 2p·3600/60 = 120p rad/s ˜ 376,99 rad/s. 2) Energia rotacional: E_rot = 1/2·I·?² = 0,5·0,012 kg·m²·(376,99 rad/s)² ˜ 0,006·142123 ˜ 852,7 J. 3) Tempo de sustentação: t = E_rot / P = 852,7 J / 15 W ˜ 56,85 s (˜ 57 s). Observação: na prática perdas (atrito, gerador, conversão) reduzem esse tempo; incluir eficiência e regime térmico para projeto real.
Explicação
A energia cinética rotacional é calculada utilizando a fórmula E_rot = 1/2·I·?², onde I é o momento de inércia e ? é a velocidade angular em radianos por segundo. A conversão da energia em tempo de sustentação é feita dividindo a energia total pela potência do circuito, resultando no tempo que a energia pode ser utilizada. É importante considerar que na prática, fatores como eficiência e perdas energéticas podem afetar esses cálculos.
Raio-X da questão
energia cinética rotacional
avaliacao
energia cinética · momento de inércia
Revisar a fórmula da energia cinética rotacional e conversão de energia.
O aluno pode confundir a fórmula da energia cinética rotacional com a da energia cinética translacional, aplicando a massa e a velocidade de forma inadequada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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