Um motor elétrico alimentado por uma bateria de 12 V com corrente média de 20 A levanta um elevador de massa…
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 motor elétrico alimentado por uma bateria de 12 V com corrente média de 20 A levanta um elevador de massa 50 kg a 2,0 m de altura em 8,0 s. Faça previsões qualitativas e quantitativas sobre as transformações de energia: calcule a energia elétrica fornecida pela bateria, a energia potencial adquirida, a eficiência média do sistema e descreva perdas e meios de melhora.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Energia elétrica fornecida: Eel = V·I·t = 12·20·8 = 1920 J. Energia potencial adquirida: Epot = m·g·h = 50·10·2 = 1000 J. Eficiência ˜ Epot/Eel = 1000/1920 ˜ 0,521 ˜ 52,1%. Potência elétrica Pel = 12·20 = 240 W; potência útil Pútil = 1000/8 = 125 W; perdas ˜115 W (calor no motor, resistência interna da bateria, atrito mecânico, som). Qualitativamente: energia química da bateria ? elétrica ? mecânica (elevador) + perdas térmicas e sonoras. Para melhorar eficiência: reduzir atrito, otimizar motor (menor resistência interna), usar transmissão (engrenagens) adequada e baterias com menor resistência interna.
Explicação
A solução apresenta cálculos precisos para a energia elétrica fornecida e a energia potencial adquirida, permitindo a determinação da eficiência do sistema. A análise das perdas e sugestões para melhorias demonstram uma compreensão abrangente das transformações de energia e dos fatores que afetam a eficiência. Essa abordagem quantitativa e qualitativa é essencial para entender o funcionamento do motor elétrico e otimizar seu desempenho.
Raio-X da questão
transformações de energia
avaliacao
transformações de energia · cálculo de energia
Revisar conceitos de energia elétrica e potencial, além de eficiência de sistemas.
O aluno pode confundir a energia elétrica fornecida com a energia potencial adquirida, não considerando as perdas do sistema.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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