COM BASE NO CONTEÚDO APRESENTADO NA SECÃO 1.8, PEDE-SE:
Uma máquina linear tem as seguintes características:
Desenvolva um código que calcule os seguintes itens pedidos (explique o código desenvolvido e como ele demonstra o que foi pedido):
(d) Dos resultados das partes (b) e ©, quais são dois métodos de controlar a velocidade de uma máquina linear (ou um motor CC real)?
Uma máquina linear tem as seguintes características:
(d) Dos resultados das partes (b) e ©, quais são dois métodos de controlar a velocidade de uma máquina linear (ou um motor CC real)?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma questão sobre máquinas lineares, onde nos dão alguns valores como o campo magnético (
), resistência (
), comprimento da bobina (
) e a tensão induzida (
). O conteúdo aqui envolve eletromagnetismo, mais especificamente o funcionamento de motores de corrente contínua (CC). Para resolver, precisamos entender como esses parâmetros influenciam a velocidade da máquina e como podemos controlá-la usando diferentes métodos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a velocidade de um motor CC pode ser controlada de duas maneiras principais: ajustando a tensão aplicada (
) ou modificando o campo magnético (
). Essas duas abordagens afetam a força contra-eletromotriz (FCEM) e, consequentemente, a corrente e a velocidade do motor.
Passo 3
Para automatizar o cálculo e entender melhor como esses métodos funcionam, vamos desenvolver um código simples em Python. Esse código vai calcular a velocidade da máquina ajustando a tensão e o campo magnético.
Passo 4
Vamos começar definindo as variáveis fornecidas:
- Campo magnético,
- Resistência,
- Comprimento da bobina,
- Tensão induzida,
Passo 5
A velocidade (
) de um motor CC é proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional ao campo magnético. A fórmula básica é:
Onde
é a corrente, que pode ser calculada por:
Passo 6
Vamos implementar essas fórmulas no nosso código para calcular a velocidade em dois cenários: alterando a tensão e alterando o campo magnético.
Passo 7
Aqui está o código em Python:
# Dados fornecidos
B = 0.5 # Tesla
R = 0.25 # Ohms
l = 0.5 # metros
V_B = 120 # Volts
# Método 1: Controlando a tensão
def controlar_tensao(V):
I = (V - V_B) / R
omega = (V - I * R) / (B * l)
return omega
# Método 2: Controlando o campo magnético
def controlar_campo(B_novo):
I = (V_B) / R # Supondo Tensão constante
omega = (V_B) / (B_novo * l)
return omega
# Exemplos de uso
V_novo = 130 # Nova tensão
B_novo = 0.6 # Novo campo magnético
velocidade_tensao = controlar_tensao(V_novo)
velocidade_campo = controlar_campo(B_novo)
print(f"Velocidade ajustando a tensão para {V_novo} V: {velocidade_tensao} rad/s")
print(f"Velocidade ajustando o campo magnético para {B_novo} T: {velocidade_campo} rad/s")
Passo 8
No código, temos duas funções:
controlar_tensao(V)
: Ajusta a tensão aplicada e calcula a nova velocidade.controlar_campo(B_novo)
: Ajusta o campo magnético e calcula a nova velocidade.
Usamos valores de exemplo para demonstrar como a velocidade muda quando alteramos a tensão ou o campo magnético.
Resposta
Dessa forma, os dois métodos para controlar a velocidade de uma máquina linear (ou motor CC) são:
- Ajustar a tensão aplicada (
): Alterando a tensão, modificamos a força contra-eletromotriz, afetando a corrente e a velocidade. - Modificar o campo magnético (
): Alterando o campo magnético, influenciamos diretamente a velocidade, já que são inversamente proporcionais.