— O portão deve começar a subir mesmo quando estiver mais pesado pela chuva? — perguntou a moradora ao…
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
— O portão deve começar a subir mesmo quando estiver mais pesado pela chuva? — perguntou a moradora ao técnico. No protótipo fictício de um acionador, a engrenagem do portão exige, no instante de partida, torque mínimo de 0,48 N m. O motor possui uma bobina de 120 espiras, área de 1,0 x 10^-2 m2 e corrente de 2,0 A, inserida em campo magnético uniforme de 0,20 T. Na posição inicial, o ângulo theta entre a normal da bobina e o campo é de 90 graus. Para essa configuração, o torque é calculado por torque = N x B x I x A x sen(theta). Um comutador inverte o sentido da corrente a cada meia volta, para que o torque continue favorecendo o mesmo sentido de rotação após a partida. Analise os dados do acionador e conclua sobre o torque máximo produzido pela bobina na posição inicial e sua capacidade de iniciar o movimento do portão.
- A) O motor fornece torque máximo de 0,24 N m e não atende ao requisito.
- B) O motor fornece torque máximo de 0,96 N m e atende ao requisito.
- C) O motor fornece torque máximo de 0,48 N m e atende ao requisito.
- D) O motor fornece torque máximo de 4,8 N m e atende ao requisito.
- E) O motor fornece torque máximo de 48 N m e atende ao requisito.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado: N = 120 espiras, B = 0,20 T, I = 2,0 A, A = 1,0 x 10^-2 m2 e theta = 90 graus, com torque mínimo exigido de 0,48 N m. Passo 2: Na posição inicial, theta = 90 graus, então sen(theta) = 1, e o torque máximo é torque = N x B x I x A x sen(theta). Passo 3: Calcule por partes: 120 x 0,20 = 24; 24 x 2,0 = 48; 48 x 1,0 x 10^-2 = 0,48 N m. Passo 4: Compare com o requisito: o torque máximo, 0,48 N m, é igual ao torque mínimo exigido na partida, ou seja, o motor consegue iniciar o movimento do portão (no limite). Passo 5: Portanto, a alternativa C está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A tem valor metade do correto e, além disso, afirma um não atendimento que não ocorre; B dobra o resultado correto; D e E trazem erro de potência de 10 ao tratar a área, sendo E o caso em que a área de 10^-2 m2 foi tratada como 1,0 m2. Passo 6: Observação sobre o comutador: ele inverte o sentido da corrente a cada meia volta para manter o sentido do torque, mas não altera o valor do torque calculado na posição inicial, que é o dado usado na conclusão.
💡 Dica: Calcule o torque usando a fórmula dada e compare com o torque mínimo exigido.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente dividiu o resultado por 2, talvez confundindo a metade da volta ou o torque médio com o torque máximo, e por isso concluiu que o motor não atinge o mínimo.
O aluno provavelmente dobrou o resultado, possivelmente contando duas vezes a contribuição da corrente ou dos dois lados da bobina, o que levou a 0,96 N m.
Como sen(90 graus) = 1, o produto 120 x 0,20 x 2,0 x 1,0 x 10^-2 resulta em 0,48 N m, igual ao torque mínimo exigido.
O aluno provavelmente errou a potência de 10 na área, usando 10^-1 em vez de 10^-2, o que multiplicou o resultado por 10 e chegou a 4,8 N m.
O aluno provavelmente ignorou a conversão da área de 1,0 x 10^-2 m2 e usou 1,0 m2 no cálculo, o que multiplicou o resultado por 100 e chegou a 48 N m.
Raio-X da questão
torque em motor elétrico
avaliacao
campo magnético e corrente elétrica · força magnética em condutores
Estude cálculo de torque e força magnética em bobinas.
Calcular torque sem considerar o ângulo ou esquecer de usar o seno na fórmula.
pensamento_critico
cotidiano
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