Um motor elétrico levanta uma massa de 20 kg verticalmente por 2,0 m em 4,0 s com velocidade constante…
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 levanta uma massa de 20 kg verticalmente por 2,0 m em 4,0 s com velocidade constante. Calcule a potência mecânica média entregue ao sistema. Use g = 10 m/s².
- A) 50 W
- B) 400 W
- C) 100 W
- D) 300 W
- E) 200 W
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 20 kg, altura h = 2,0 m, tempo t = 4,0 s, g = 10 m/s^2. Como a velocidade é constante, a força do motor equilibra o peso.
- Calcule o peso (força que o motor deve vencer): P = m x g = 20 x 10 = 200 N. Como não há aceleração, a força do motor é F = 200 N.
- Calcule o trabalho realizado pelo motor para elevar a massa 2,0 m: τ = F x d = 200 x 2,0 = 400 J.
- Calcule a potência média, que é a energia (trabalho) dividida pelo tempo: Pot = τ / t = 400 / 4,0 = 100 W. Equivalentemente, Pot = F x v, com v = h / t = 2,0 / 4,0 = 0,5 m/s, e 200 x 0,5 = 100 W.
- Conferência com as alternativas: a resposta correta é a alternativa C (100 W), que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A (50 W) não corresponde a nenhum cálculo correto com os dados do enunciado; B (400 W) é o trabalho e não a potência, pois falta dividir pelo tempo; D (300 W) resulta de uma força somada indevidamente, já que a força correta é apenas o peso de 200 N; E (200 W) é o valor numérico da força, sem multiplicar pela velocidade ou dividir pelo tempo, o que não tem sentido físico para potência.
💡 Dica: Calcule a força e a potência usando a fórmula apropriada.
Alternativa por alternativa
Provavelmente o aluno dividiu a energia por um fator extra, como usar metade do trabalho (estilo energia cinética) ou errar a conta de h/t ao montar a potência.
O aluno calculou corretamente o trabalho de 400 J, mas parou aí e não dividiu pelo tempo de 4,0 s, confundindo energia com potência.
Por que engana: Confundir a fórmula da potência média, utilizando incorretamente a força ou o tempo na equação.
Trabalho W = m·g·h = 20·10·2,0 = 400 J. Potência média P = W/t = 400 J / 4,0 s = 100 W.
O aluno somou ao peso de 200 N uma força extra sem justificativa física, possivelmente imaginando que o motor precisa vencer mais do que o peso para manter velocidade constante.
O aluno usou apenas o valor numérico da força (200 N) como se fosse a potência, sem multiplicar pela velocidade de 0,5 m/s nem usar o tempo.
Raio-X da questão
potência mecânica
avaliacao
cálculo de potência · força gravitacional
Revisar a fórmula da potência e como calcular a força em um sistema de elevação.
Confundir a fórmula da potência média, utilizando incorretamente a força ou o tempo na equação.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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