Um motor elétrico eleva uma massa m = 5 kg verticalmente com velocidade v = 0,5 m/s. A potência elétrica…
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 eleva uma massa m = 5 kg verticalmente com velocidade v = 0,5 m/s. A potência elétrica consumida é 200 W. Usando g = 10 m/s², calcule o rendimento ? do motor.
- A) ? = 25% (0,25)
- B) ? = 5% (0,05)
- C) ? = 12,5% (0,125).
- D) ? = 50% (0,5)
- E) ? = 100% (1,0)
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique a potência útil. O motor realiza trabalho para elevar a massa com velocidade constante, então a força necessária é o peso: F = m·g = 5 × 10 = 50 N.
- Calcule a potência útil, que é a potência mecânica entregue à carga: P útil = F·v = 50 × 0,5 = 25 W.
- Calcule o rendimento como a razão entre a potência útil e a potência consumida: rendimento = P útil / P elétrica = 25 / 200 = 0,125, ou seja, 12,5%.
- Conclusão. A alternativa correta é a C, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (25%) corresponderia a uma potência útil de 50 W, o que ocorre se o aluno ignorar a velocidade e usar apenas o peso. B (5%) corresponderia a 10 W, resultado de um erro de cálculo na potência útil. D (50%) corresponderia a 100 W, valor sem base nos dados do enunciado. E (100%) exigiria um motor ideal sem perdas, o que não é realista e não é o que a questão pede.
💡 Dica: Calcule a potência útil e compare com a potência total.
Alternativa por alternativa
Provavelmente calculou a potência útil como 50 W, usando apenas o peso (m·g) e ignorando a velocidade de 0,5 m/s na fórmula P = F·v.
Provavelmente obteve uma potência útil de 10 W por erro de cálculo ao multiplicar força e velocidade, ou não aplicou corretamente a razão entre potência útil e consumida.
Potência útil Pout = m g v = 5·10·0,5 = 25 W. Rendimento ? = Pout/Pin = 25/200 = 0,125 = 12,5%.
Provavelmente atribuiu uma potência útil de 100 W, por multiplicação indevida de fatores (como um fator 2 extra) ou por confundir a fórmula com outra grandeza energética.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre potência e rendimento, calculando apenas a potência útil sem considerar a potência total consumida.
Acredita que o motor converte toda a energia elétrica em trabalho útil, intuição do dia a dia que ignora as perdas por calor e atrito inerentes às máquinas reais.
Raio-X da questão
rendimento de motor
avaliacao
cálculo de potência · rendimento de máquinas
Revisar os conceitos de potência e rendimento em motores.
O aluno pode confundir a relação entre potência e rendimento, calculando apenas a potência útil sem considerar a potência total consumida.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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