Questões dissertativas de Física — Ensino Médio (p. 6)

✍️ Dissertativa Uma espira única de área A = 0,020 m² gira em campo magnético uniforme B = 0,20 T com velocidade angular ? = 100 rad/s; o eixo de rotação é perpendicular a B. a) Escreva a expressão para a fem instantânea e calcule a… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como duplicar o número de voltas N e reduzir à metade a área A de uma bobina afeta a fem induzida por uma mesma taxa de variação do campo magnético dB/dt. Inclua cálculo e comente… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como se gera o torque numa bobina de motor DC. Apresente a expressão do torque, descreva as grandezas envolvidas e discuta o efeito de aumentar a corrente I e o campo magnético B… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como um transformador ideal com relação de espiras Np:Ns = 1:4 altera tensão e corrente. Considere Vp = 120 V (eficaz) no primário e uma carga resistiva Rs = 24 O conectada ao… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projete e analise quantitativamente um experimento de demonstração: uma espira de uma volta, resistência R = 2,0 O e área A = 1,0×10?² m² gira em campo uniforme B = 0,50 T a 60 rpm. Calcule a fem máxima induzida, a… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Considere um motor de corrente contínua com bobina de N = 50 voltas, área A = 2,0×10?³ m², corrente I = 4,0 A e campo magnético B = 0,20 T. a) Explique qualitativamente como o torque t sobre a bobina depende de N, I, A e… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um gerador síncrono entrega inicialmente 5,0 kW à rede em 220 V (I1 ˜ 5 000 W / 220 V ˜ 22,7 A). A carga aumenta para 10,0 kW e a velocidade de rotação do eixo cai 10%. Descreva qualitativa e quantitativamente como… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um gerador hidráulico fornece 1200 W de potência mecânica no eixo. O gerador tem eficiência 85% (mec?el) e alimenta um transformador com eficiência 95% (el?el). A energia é entregue a um motor com eficiência 80% (el?mec)… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como um transformador ideal altera tensão e corrente entre enrolamentos. Apresente as relações entre número de espiras, tensões e correntes e faça um exemplo numérico que mostre… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma bobina com N = 100 espiras e área A = 1,0·10^-2 m^2 está ligada a um resistor R. Um campo magnético B = 0,10 T que atravessa a bobina é reduzido a zero em ?t = 0,20 s. Explique qualitativa e quantitativamente a fem… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projete um sistema motor+bateria capaz de elevar verticalmente uma cabine de massa 150 kg por 5,0 m em 8,0 s. Considere g = 10 m/s² e apresente as potências, a energia elétrica necessária e sugestão de potência nominal… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Descreva e analise qualitativa e quantitativamente como um motor elétrico alimentado por uma bateria transforma energia elétrica em trabalho mecânico para elevar uma carga. Inclua: cálculo da potência mecânica e do… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como a velocidade angular ? e o número de espiras N influenciam a tensão induzida numa bobina girando em campo magnético B. Calcule a FEM máxima para N = 200, B = 0,01 T, área A =… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Considere um motor CC com Kt = 0,10 N·m/A, Ke = 0,10 V·s/rad, resistência R = 1,0 O e tensão de alimentação 24 V. Para uma carga que exige t = 0,50 N·m, explique qualitativa e quantitativamente: (a) corrente e velocidade… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como variações na corrente I e no campo B afetam o torque em um motor simples de armadura e como variações na velocidade angular afetam a tensão induzida em um gerador de loop… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um gerador de corrente contínua possui uma bobina de 100 espiras que corta fluxo magnético de amplitude F0 = 0,02 Wb com frequência f = 50 Hz. Estime a f.e.m. máxima, a tensão eficaz, a corrente eficaz se resistência… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um motor elétrico é alimentado por 24 V e consome 5,0 A, girando com velocidade angular constante ? = 120 rad/s. O rendimento do motor é 80%. Calcule: a) potência elétrica fornecida; b) potência mecânica útil; c)… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como a potência mecânica exigida por um motor que levanta uma massa varia quando a velocidade de subida dobra, mantendo-se a massa constante. Considere m = 10 kg, velocidade… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Descreva como prever qualitativa e quantitativamente a potência elétrica disponível em um gerador acionado por turbina. Indique fórmulas, itens a medir, efeitos de perdas e procedimentos para estimar variações no tempo. Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um gerador de manivela é acionado por um operador que aplica força tangencial Ft = 25 N a um raio r = 0,17 m, mantendo rotação de 60 rpm. A saída elétrica medida é 20 W. Descreva procedimento experimental, faça os… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique passo a passo como estimar a potência elétrica máxima que um gerador acoplado a uma máquina térmica pode fornecer, a partir de: Th (K), Tc (K), fluxo de calor incidente Q?in (W) e eficiência de conversão… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique como um gerador termoelétrico (efeito Seebeck) converte uma diferença de temperatura em energia elétrica e discuta qualitativamente como a eficiência e a potência de saída dependem da diferença de temperatura… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como a inclusão de um regenerador (pré-aquecedor regenerativo) em um ciclo Rankine altera a eficiência térmica. Considere exemplo em que o pré-aquecimento reduz o calor necessário… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projete e justifique um arranjo para converter um fluxo de calor constante de 5 W entre Th = 400 K e Tc = 300 K em energia elétrica para alimentar um LED de 2 W. Indique eficiência mínima teórica, potência útil esperada… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Considere um gerador elétrico acionado por uma máquina térmica que recebe Qh = 5,0×10^5 J de um reservatório a 800 K e rejeita Qc = 3,0×10^5 J a 300 K. a) Calcule o trabalho mecânico disponível. b) Calcule a eficiência… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique por que nenhuma máquina térmica entre reservatórios a Th = 600 K e Tc = 300 K pode converter 100% do calor Qh em trabalho. Calcule o rendimento máximo de Carnot e discuta implicações práticas. Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique, com equações e justificativas, por que processos irreversíveis reduzem o rendimento de uma máquina térmica em comparação com o ciclo de Carnot reversível entre as mesmas temperaturas das fontes. Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como a redução da temperatura do condensador (T_c) afeta o rendimento e a potência de saída de uma máquina térmica a vapor. Considere o limite de Carnot e descreva limitações… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma comunidade rural consome 2,0 kW a 230 V e a linha de alimentação tem resistência total de 2,0 O. Calcule a perda por efeito Joule na linha e avalie se é preferível geração local (fotovoltaica) ou centralizada… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique, com base nas declarações de Kelvin-Planck e Clausius e em cálculos envolvendo entropia e eficiência, por que é impossível construir uma máquina térmica de 2ª espécie que converta totalmente calor em trabalho… Ver resposta esperada e explicação