Física2ª sérieBNCC EM13CNT107Média⏱ medio

Um motor alimentado por uma bateria fornece potência elétrica de 150 W e eleva uma carga de 10 kg…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT107

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 alimentado por uma bateria fornece potência elétrica de 150 W e eleva uma carga de 10 kg verticalmente a velocidade constante de 0,20 m/s. Usando g = 10 m/s², calcule o rendimento (%) do motor definido como rendimento = (potência mecânica de saída)/(potência elétrica de entrada)·100.

A) 25 %
B) 6,67 %
C) 50 %
D) 13,3 %
E) 15 %

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

Identificar a potência mecânica de saída. Como a carga sobe com velocidade constante, a força do motor equilibra o peso: F = m·g = 10 kg · 10 m/s² = 100 N. Assim, a potência mecânica é P_mec = F·v = 100 N · 0,20 m/s = 20 W. Passo 2: Identificar a potência elétrica de entrada, que o enunciado dá: P_elét = 150 W. Passo 3: Calcular o rendimento: rendimento = (20 / 150) · 100 = 13,33...%, que arredondado é 13,3%. Passo 4: Conferir com o gabarito oficial, que é D, e está de acordo com o resultado obtido. Por que as outras estão erradas: A (25%) corresponderia a uma potência mecânica de 37,5 W, valor que não sai dos dados da questão; B (6,67%) corresponderia a 10 W, metade da potência mecânica real, o que indica erro no cálculo da potência mecânica; C (50%) corresponderia a 75 W, valor que também não sai dos dados; E (15%) corresponderia a 22,5 W, o que sugere arredondamento errado ou erro de cálculo na divisão 20/150.

💡 Dica: Calcule a potência mecânica antes de determinar o rendimento.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimental

O aluno provavelmente calculou uma potência mecânica de 37,5 W, por um erro no método de cálculo da potência ou por uma escolha arbitrária de valor, e não pela relação P = m·g·v.

B Erradaerro: Procedimental

O aluno obteve uma potência mecânica de 10 W, metade da correta, provavelmente por erro ao combinar m, g e v (por exemplo, ao usar a velocidade ou o peso de forma errada), e depois dividiu por 150.

C Erradaerro: Senso comuma que mais engana

O aluno supôs que o rendimento seria 50% por intuição de que motores reais operam pela metade da potência, sem calcular a potência mecânica a partir de m, g e v.

Por que engana: Confundir potência elétrica com potência mecânica, não realizando a conversão correta entre as unidades.

D Correta

Potência mecânica Pout = m·g·v = 10·10·0,20 = 20 W. Rendimento = 20/150 = 0,133 = 13,3%.

E Erradaerro: Atenção

O aluno chegou a um valor próximo de 20/150, mas arredondou ou digitou o resultado de forma incorreta (13,3% lido como 15%), ou cometeu erro numérico na divisão.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Analisar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

rendimento de motor

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de potência mecânica · forças e movimento

📚 Reveja

Revisar o cálculo de potência e rendimento em sistemas mecânicos.

⚠️ Erro mais comum

Confundir potência elétrica com potência mecânica, não realizando a conversão correta entre as unidades.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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