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Física1ª sérieBNCC EM13CNT308Difícil⏱ medio

— Técnico 1: O sistema de automação da esteira utiliza um sinal PWM para controlar a velocidade do motor DC de…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT308

Investigar e analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos e sistemas de automação para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos sociais, culturais e ambientais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

— Técnico 1: O sistema de automação da esteira utiliza um sinal PWM para controlar a velocidade do motor DC de 12 V. O sinal opera a 1 kHz e a razão cíclica (duty cycle) pode variar de 0% a 100%. Quando a razão cíclica é 25%, o motor recebe pulsos de 12 V durante 25% do período e 0 V durante 75%, resultando em tensão média efetiva de 3 V. — Técnico 2: Se ajustarmos a razão cíclica para outro valor, a tensão média no motor também muda proporcionalmente à fração de tempo com 12 V. Com base no texto-base, identifique a tensão média no motor quando a razão cíclica do PWM for 50%.

  1. A) 9 V
  2. B) 3 V
  3. C) 12 V
  4. D) 6 V
  5. E) 0 V

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

  1. Identifique o princípio do PWM. A tensão média é igual à tensão da fonte multiplicada pela fração de tempo em que o sinal permanece em nível alto (razão cíclica).
  2. Verifique a relação com o texto-base. Com razão cíclica de 25%, o motor recebe 12 V durante 25% do período, e a média é 12 x 0,25 = 3 V, o que confere com o enunciado.
  3. Aplique para 50%. Tensão média = 12 V x 0,50 = 6 V.
  4. Conclusão. A alternativa correta é a D (6 V), que coincide com o gabarito oficial.
  5. Por que as outras estão erradas:
  6. A) 9 V corresponderia a uma razão cíclica de 75%, não de 50%.
  7. B) 3 V é o valor do próprio exemplo do texto, com razão cíclica de 25%, e não de 50%.
  8. C) 12 V seria a tensão máxima, obtida apenas com razão cíclica de 100%.
  9. E) 0 V seria a média com razão cíclica de 0%, quando o sinal permanece sempre desligado.

💡 Dica: Calcule a tensão média multiplicando a tensão máxima pela razão cíclica.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

Provavelmente o aluno inverteu a fração, tomando 75% do período como tempo em nível alto, ou subtraiu 3 V de 12 V sem considerar a proporcionalidade.

Por que engana: Confundir a razão cíclica com a tensão direta ou não aplicar a proporcionalidade correta para calcular a tensão média.

B Erradaerro: Interpretação

O aluno copiou o valor do exemplo do texto-base (25%, 3 V) sem recalcular para a nova razão cíclica de 50%.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno acredita que o motor recebe a tensão plena da fonte durante todo o tempo, ignorando que o sinal PWM alterna entre 12 V e 0 V.

D Correta

Tensão média = 12 V × 0,50 = 6 V, conforme proporção direta entre duty cycle e tensão média.

E Erradaerro: Senso comum

O aluno confunde a razão cíclica de 50% com ausência de sinal, supondo que o motor fica desligado durante o período de operação.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil
Bloom Lembrar
Leitura medio
Discriminação alto
Peso pedagógico medio
Autonomia do enunciado completo
Cobertura da habilidade unica
🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ direta🧩 progressao
🎯 Conceito central

PWM e tensão média

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

tensão elétrica contínua

📚 Reveja

Estude o conceito de PWM e cálculo de tensão média em circuitos DC.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a razão cíclica com a tensão direta ou não aplicar a proporcionalidade correta para calcular a tensão média.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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