MAPA Fisica Geral e Experimental II - Unicesumar

26062023 1222 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 14 MAPA FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II 522023 Período08052023 0800 a 07072023 2359 Horário de Brasília StatusABERTO Nota máxima300 GabaritoGabarito não está liberado Nota obtida 1ª QUESTÃO 26062023 1222 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 24 MAPA FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II Olá Estudante Iniciamos agora a atividade MAPA Preparase para colocar em prática os conceitos estudados durante a disciplina Caso surjam dúvidas não hesite em contatar os professores da disciplina Desejamos sucesso na sua atividade INSTRUÇÕES DE ENTREGA Este é um trabalho INDIVIDUAL As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo de Resposta MAPA disponibilizado Sobre o seu preenchimento é necessário o cumprimento das seguintes diretrizes Não serão aceitas respostas que constam apenas o resultado numérico sem que seja demonstrado o raciocínio que o levou a encontrar aquela resposta Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder os questionários deve ser citada ao final da questão Após inteiramente respondido o Modelo de Resposta MAPA deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo PDF e apenas este formato será aceito O Modelo de Resposta MAPA pode ter quantas páginas você precisar para respondêlo desde que siga a sua estrutura O Modelo de Resposta MAPA deve ser enviado única e exclusivamente pelo seu Studeo no campo MAPA desta disciplina Toda e qualquer outra forma de entrega deste Modelo de Resposta MAPA não é considerada A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação então preencha tudo com cuidado explique o que está fazendo responda as perguntas e mostre sempre o passo a passo das resoluções e deduções Quanto mais completo seu trabalho melhor Problemas frequentes a evitar Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de envio Se você usa OPEN OFFICE ou MAC transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidades Verifique se você está enviando o arquivo correto É o MAPA da disciplina certa Ele está preenchido adequadamente É recomendado que mande com antecedência para evitar erros Como enviar o arquivo Acesse no Studeo o ambiente da disciplina e clique no botão MAPA No final da página há uma caixa tracejada de envio de arquivo Basta clicar nela e então selecionar o arquivo de resposta da sua atividade Antes de clicar em FINALIZAR certifiquese de que está tudo certo pois uma vez finalizado você não poderá mais modificar o arquivo Sugerimos que você clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir se está de acordo com o arquivo entregue Sobre plágio e outras regras Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados mesmo que você tenha sido o autor A equipe de mediação está à sua disposição para o atendimento das dúvidas por meio do Fale com o Mediador em seu Studeo Aproveite esse recurso CONTEXTUALIZAÇÃO A física desempenha um papel fundamental em diversas áreas industriais desde a fabricação de produtos 26062023 1222 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 34 até o desenvolvimento de tecnologias avançadas Por meio dos fundamentos da física propriedades mecânicas eletrônicas e magnéticas dos materiais é possível produzir componentes com alta precisão construir máquinas e equipamentos projetar sistemas seguros confiáveis e eficientes bem como contribuir para o desenvolvimento de tecnologias que têm potencial de garantir avanços significativos em diversas áreas produtivas Nesta atividade MAPA você encontrará situações cotidianas em uma empresa e algumas maneiras de como os conceitos e fundamentos estudados em física são utilizados na resolução de problemas ou melhoria dos processos Assim é importante que você leia com atenção a atividade pesquise soluções resolva os exercícios com calma e contate os professores em caso de dúvidas Desejo a vocês um ótimo trabalho Professora Ariane Cezarotto Fiewski PROBLEMÁTICA Você foi contratadoa como trainee na empresa X e para avaliar o seu potencial como colaborador para a possibilidade de efetivação na empresa a gerência solicitou que você fizesse uma avaliação de alguns processos e setores buscando melhorias que possam beneficiar a empresa Para tanto é necessário que você cumpra as quatro etapas que estão descritas a seguir ETAPA 1 A sala dos engenheiros é iluminada por um circuito com três lâmpadas incandescentes em paralelo cada lâmpada possui uma resistência de 10 Ω e uma potência de 60 W Por razões de economia a gerência solicitou a substituição das lâmpadas por lâmpadas led com 20 Ω e 10 W 1a Considerando que a tensão da rede seja de 110 V determine quantas lâmpadas led serão necessárias para substituir as lâmpadas incandescentes 1b Sabendo que cada lâmpada nova custou R 2000 quantos dias serão necessários para que as novas lâmpadas se paguem com a economia de energia Suponha que o preço por kWh seja de R 050 e que a lâmpada fique acesa 8 horas por dia ETAPA 2 A empresa X está buscando padronizar seus procedimentos Diante disso você notou que na sala em que está trabalhando possui um gerador cujas características da força eletromotriz ε e resistência interna não foram especificadas Para resolver esse problema você foi até o laboratório e por meio de várias medidas de potencial entre os terminais desse gerador e da corrente elétrica que passa neste circuito obteve a seguinte curva característica 26062023 1222 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 44 Fonte a professora Analisando Analisando o gráfico obtido no experimento determine 2a A força eletromotriz do gerador 2b A resistência interna do gerador 2c A equação característica desse gerador 2d A corrente de curtocircuito ETAPA 3 Uma das salas de produção de componentes da empresa X tem as seguintes dimensões 10 m x 10 m x 3 m Essa sala produz alguns componentes sensíveis à temperatura e para isso deve ser mantida em 15 C Atualmente o controle diário da temperatura da sala está indicando média de 28 C Diante disso a gerência solicitou que você que fosse instalado um segundo sistema para lidar com o excesso de calor Para tanto determine a potência necessária desse novo sistema para manter a sala em 15 C sabendo que o sistema funciona continuamente Considere a densidade do ar 1225 kgm³ e calor específico do ar 1000 JkgK ETAPA 4 A empresa possui uma máquina térmica que utiliza gás natural como combustível e gera 500 kW de energia elétrica Buscando otimizar a utilização dos recursos energéticos a gerência da empresa resolveu aproveitar o calor gerado pela máquina térmica para atender a necessidade de aquecer a água de 20C para 60 C por meio de um trocador de calor para utilizála nos processos produtivos Considerando que a máquina térmica apresente uma eficiência de 40 qual é a vazão de água que pode ser aquecida Dados calor específico da água 4200 JkgC ALTERNATIVAS Nenhum arquivo enviado Questão 1 1 Temos W VI VRI Logo W RI 2 Note que a resistência elétrica das lâmpadas LED é o dobro que a das lâmpadas incandescentes Logo será necessária uma quantidade do dobro de lâmpadas LED para fornecer a mesma luminosidade das lâmpadas incandescentes Ou seja precisamos de nled6 lâmpadas LED b Para as lâmpadas incandescentes o consumo de energia em kWh é dado por EincW incninc8h 1000 Einc 60W 38h 1000 Einc144kWh Para as lâmpadas incandescentes o consumo de energia em kWh é dado por EledW lednled8h 1000 Eled 10W 68h 1000 Eled072kWh Assim a economia e energia por dia é de EincEled072kWh Ou seja temos a seguinte economia diária de dinheiro Cdiario072 kWhR 050 kWh CdiarioR0 36 O custo total da LEDs foi de R 2000 6 R 12000 Logo será necessária a seguinte quantidade de dias para pagar o custo t 120 036 t333dias Questão 2 a a força eletromotriz é o maior valor de U do gráfico ou seja E12V b a corrente máxima é dada por I2 A Logo a resistência vale RE I R12 2 R6Ω c a equação da reta que aparece no gráfico é dada por U I 1212 2 I U I 126 I d a corrente máxima é dada por I2 A Questão 3 A quantidade de calor que precisa ser retirada da sala é dada por qm cPT qρV cP T inicialT final q1225 kg m 310m10m3m1000 J kg K2815 K q1225 1 m 3300m 3 J K13K q4777500J Como este resfriamento deve ser diário 24h temos que a potência necessária se terna W q t W 4777500 246060 W 553W Questão 4 Como a eficiência é de 40 o calor despejado pela máquina é dado por η W Q entra W W Qdespejado W Q despejadoW η QdespejadoW η W Qdespejado 500 0 40500 Qdespejado750kW Se este calor for usado para esquentar a água teremos Qdespejadomc PT Logo mQdespejado cP T m 750000W 4200 J kgK 6020 K m446 kg s Questão 1 1 Temos 𝑊 𝑉𝐼 𝑉 𝑅𝐼 Logo 𝑊 𝑅𝐼2 Note que a resistência elétrica das lâmpadas LED é o dobro que a das lâmpadas incandescentes Logo será necessária uma quantidade do dobro de lâmpadas LED para fornecer a mesma luminosidade das lâmpadas incandescentes Ou seja precisamos de 𝑛𝑙𝑒𝑑 6 lâmpadas LED b Para as lâmpadas incandescentes o consumo de energia em kWh é dado por 𝐸𝑖𝑛𝑐 𝑊𝑖𝑛𝑐 𝑛𝑖𝑛𝑐 8ℎ 1000 𝐸𝑖𝑛𝑐 60 𝑊 3 8ℎ 1000 𝐸𝑖𝑛𝑐 144 𝑘𝑊ℎ Para as lâmpadas incandescentes o consumo de energia em kWh é dado por 𝐸𝑙𝑒𝑑 𝑊𝑙𝑒𝑑 𝑛𝑙𝑒𝑑 8ℎ 1000 𝐸𝑙𝑒𝑑 10 𝑊 6 8ℎ 1000 𝐸𝑙𝑒𝑑 072 𝑘𝑊ℎ Assim a economia e energia por dia é de 𝐸𝑖𝑛𝑐 𝐸𝑙𝑒𝑑 072 𝑘𝑊ℎ Ou seja temos a seguinte economia diária de dinheiro 𝐶𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 072 𝑘𝑊ℎ 𝑅 050 𝑘𝑊ℎ 𝐶𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑅 036 O custo total da LEDs foi de R 2000 6 R 12000 Logo será necessária a seguinte quantidade de dias para pagar o custo 𝑡 120 036 𝑡 333 𝑑𝑖𝑎𝑠 Questão 2 a a força eletromotriz é o maior valor de U do gráfico ou seja 𝐸 12 𝑉 b a corrente máxima é dada por 𝐼 2 𝐴 Logo a resistência vale 𝑅 𝐸 𝐼 𝑅 12 2 𝑅 6 Ω c a equação da reta que aparece no gráfico é dada por 𝑈𝐼 12 12 2 𝐼 𝑈𝐼 12 6𝐼 d a corrente máxima é dada por 𝐼 2 𝐴 Questão 3 A quantidade de calor que precisa ser retirada da sala é dada por 𝑞 𝑚𝑐𝑃𝑇 𝑞 𝜌𝑉𝑐𝑃𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑞 1225 𝑘𝑔 𝑚310 𝑚 10𝑚 3𝑚 1000 𝐽 𝑘𝑔 𝐾 28 15 𝐾 𝑞 1225 1 𝑚3 300 𝑚3 𝐽 𝐾 13 𝐾 𝑞 4777500 𝐽 Como este resfriamento deve ser diário 24h temos que a potência necessária se terna 𝑊 𝑞 𝑡 𝑊 4777500 24 60 60 𝑊 553 𝑊 Questão 4 Como a eficiência é de 40 o calor despejado pela máquina é dado por 𝜂 𝑊 𝑄𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 𝑊 𝑊 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 𝑊 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 𝑊 𝜂 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 𝑊 𝜂 𝑊 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 500 040 500 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 750 𝑘𝑊 Se este calor for usado para esquentar a água teremos 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 𝑚𝑐𝑃𝑇 Logo 𝑚 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑃𝑇 𝑚 750000 𝑊 4200 𝐽 𝑘𝑔 𝐾 60 20𝐾 𝑚 446 𝑘𝑔 𝑠