FísicaENEMBNCC EM13CNT107Difícil⏱ longo

(DISSERTATIVA, Dif 3) Projeto: um motor exige P = 360 W a U_load = 24,0 V (corrente I=P/U). Disponíveis…

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

(DISSERTATIVA, Dif 3) Projeto: um motor exige P = 360 W a U_load = 24,0 V (corrente I=P/U). Disponíveis células: E = 1,50 V, resistência interna r = 0,15 O e capacidade Q = 2,50 Ah. Projetar arranjo de células (n_s em série, n_p em paralelo) que forneça corrente e autonomia razoáveis com queda de tensão na interna = 2,0 V. Calcule n_s, n_p, tensão terminal aproximada, perdas internas e autonomia prevista. Use V_term=E·n_s - I·(n_s·r)/n_p. (Forneça justificativa e cálculos.)

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

Resposta esperada

I=P/U=360/24=15,0 A. n_s=24/1,5=16 células em série ? E_total=24 V; r_s=16·0,15=2,40 O. Para queda =2 V: I·(r_s/n_p)=2 ? n_p=(I·r_s)/2=(15·2,4)/2=18. Escolhe-se n_p=18. V_term˜24-15·(2,4/18)=24-2=22 V. Perdas internas P_int=I²·(r_s/n_p)=225·0,1333˜30 W. Autonomia: corrente por série I_s=I/n_p=15/18=0,833 A ? t=Q/I_s=2,5/0,833˜3,0 h. Resultado: n_s=16, n_p=18 (288 células), V_term˜22 V, perdas˜30 W, autonomia˜3 h.

Explicação

Os cálculos realizados consideram a relação entre potência, tensão e corrente, além de levar em conta a resistência interna das células para determinar a configuração ideal em série e paralelo. A escolha de n_s e n_p garante que a tensão terminal atenda à demanda do motor, enquanto as perdas internas e a autonomia são calculadas com base na corrente e na capacidade das células. Assim, a solução proposta atende aos requisitos de desempenho e eficiência do sistema.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

circuitos elétricos

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

circuitos elétricos · lei de Ohm

📚 Reveja

Revisar as leis de Ohm e circuitos em série e paralelo.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre tensão, corrente e resistência, aplicando a fórmula de forma incorreta e não considerando as perdas internas corretamente.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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