(DISSERTATIVA, Dif.2) Explique os processos de transformação de energia em um motor elétrico que levanta uma…
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
(DISSERTATIVA, Dif.2) Explique os processos de transformação de energia em um motor elétrico que levanta uma massa de 50 kg a 2,0 m em 10 s. Considere eficiência do motor de 80%. Inclua cálculos da potência útil, potência elétrica consumida e energia dissipada, e descreva as principais fontes de perda e propostas de melhoria.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: variação de energia potencial ?Ep = m·g·h = 50·10·2,0 = 1000 J. Potência útil P_out = ?Ep/?t = 1000 J / 10 s = 100 W. Com eficiência ? = 0,80, potência elétrica consumida P_in = P_out/? = 100 W / 0,80 = 125 W. Energia dissipada em 10 s = (P_in - P_out)·?t = (125-100)·10 = 250 J. Processos: energia elétrica ? campos magnéticos no estator/rotor ? torque mecânico ? energia mecânica (gravítica). Principais perdas: aquecimento por efeito Joule nas bobinas (resistência R), perdas por atrito e rolamentos, perdas ferromagnéticas (histerese e correntes parasitas) no núcleo, perdas por ventilação. Medidas de melhoria: reduzir resistência dos enrolamentos (condutores de menor resistividade ou seção maior), melhorar projeto magnético (menor fluxo de dispersão e materiais com baixas perdas), lubrificação e rolamentos de baixa fricção, refrigeração ativa para reduzir aumento de temperatura e controle eletrônico para operação na faixa de maior eficiência. Fórmulas úteis: ?Ep = m·g·h, P = ?E/?t, eficiência ? = P_out / P_in. (Resposta deve articular cálculos, identificação das perdas e propostas justificadas.)
Explicação
A explicação aborda os cálculos necessários para determinar a energia potencial, potência útil e potência elétrica consumida, além de identificar as perdas de energia no motor elétrico. As fontes de perda são bem descritas, assim como propostas de melhoria que visam aumentar a eficiência do motor. A articulação entre os conceitos e cálculos demonstra uma compreensão clara dos processos de transformação de energia envolvidos.
Raio-X da questão
transformação de energia
avaliacao
transformação de energia · potência e trabalho
Revisar os conceitos de potência e eficiência em motores elétricos.
O aluno pode confundir potência útil com potência total, não considerando a eficiência do motor corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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