Projete a massa mínima de um dissipador metálico para um freio que absorva a energia de um praticante de massa…

Questão

Projete a massa mínima de um dissipador metálico para um freio que absorva a energia de um praticante de massa m = 70 kg que desce h = 10 m. Considere que toda energia m·g·h é absorvida pelo dissipador sem perdas e que o material tem calor específico c = 470 J/(kg·K) (aço). Limite de temperatura ?T = 40 K. Use g = 10 m/s². Apresente cálculos e explicações.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Energia a absorver E = m·g·h = 70·10·10 = 7000 J. Massa mínima do dissipador M = E/(c·?T) = 7000/(470·40) = 7000/18800 ˜ 0,372 kg. Recomenda-se adotar segurança e margem, por exemplo usar M ˜ 0,5 kg para permitir transferência de calor ao ambiente e evitar pontos quentes.

Explicação

A energia que o praticante libera ao descer é convertida em calor no dissipador, que deve ser capaz de absorver essa energia sem exceder o aumento de temperatura permitido. O cálculo da massa mínima do dissipador leva em consideração o calor específico do material e a variação de temperatura desejada, garantindo que ele não superaqueça. A recomendação de uma massa um pouco maior oferece uma margem de segurança para evitar falhas no sistema devido a variações nas condições de operação.

Raio-X da questão

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