Um gerador fornece tensão de 12 V e corrente de 2 A a um motor. Se o eixo do motor entrega 18 W de potência…
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 gerador fornece tensão de 12 V e corrente de 2 A a um motor. Se o eixo do motor entrega 18 W de potência mecânica, calcule a eficiência elétrica-mecânica do sistema (? = P_mec / P_el).
- A) 96%
- B) 25%
- C) 100%
- D) 50%
- E) 75%
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A tensão é 12 V, a corrente é 2 A e a potência mecânica útil no eixo é 18 W. A eficiência é definida como a razão entre a potência mecânica de saída e a potência elétrica de entrada.
- Calcule a potência elétrica fornecida pelo gerador. Pela fórmula P = U x i, temos P_el = 12 x 2 = 24 W.
- Calcule a eficiência. Eficiência = P_mec / P_el = 18 / 24 = 0,75, ou seja, 75%.
- Confira a coerência do resultado. A potência mecânica é menor que a elétrica, como deve ocorrer em qualquer sistema real, pois parte da energia se perde em forma de calor, por efeito Joule, e em atritos. Por isso a eficiência fica abaixo de 100%.
- Conclusão. A alternativa correta é a E (75%), que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A (96%) está errada porque não corresponde a nenhuma razão entre 18 W e 24 W. A alternativa B (25%) está errada porque corresponde à potência perdida, e não à eficiência. A alternativa C (100%) está errada porque ignora as perdas inevitáveis do motor. A alternativa D (50%) está errada porque resulta de dividir a tensão, e não a potência mecânica, pela potência elétrica.
💡 Dica: Calcule a potência elétrica e aplique a fórmula da eficiência.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente fez uma conta sem relação com a fórmula da eficiência, como multiplicar ou combinar os valores de forma arbitrária, sem reconhecer que a razão correta é 18/24.
Por que engana: Calcular a eficiência como a razão entre potência mecânica e potência elétrica sem considerar a fórmula correta.
O aluno calculou a potência perdida, 24 - 18 = 6 W, e dividiu por 24 W, obtendo 25%. Ele confundiu a fração perdida com a eficiência, que é a fração aproveitada.
O aluno supôs que toda a potência elétrica se converte em potência mecânica, como em um sistema ideal sem perdas. Esse raciocínio ignora o aquecimento e o atrito presentes em motores reais.
O aluno usou a tensão de 12 V no numerador, no lugar da potência mecânica de 18 W, e dividiu por 24 W, obtendo 50%. Ele trocou um dado do enunciado por outro.
Potência elétrica P_el = V·I = 12 V·2 A = 24 W. Eficiência ? = P_mec / P_el = 18 W / 24 W = 0,75 = 75%.
Raio-X da questão
eficiência elétrica-mecânica
avaliacao
potencia eletrica · eficiencia energetica
Revisar o cálculo de potência e eficiência em sistemas elétricos.
Calcular a eficiência como a razão entre potência mecânica e potência elétrica sem considerar a fórmula correta.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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