Ano 2021#eletricidade#circuitos#potencia#baterias

Sobre o tema

Em sistemas embarcados autônomos, o dimensionamento correto da bateria é crucial para garantir a operação contínua durante o tempo especificado. Este problema aborda o cálculo da capacidade mínima de uma bateria que alimenta simultaneamente um motor elétrico (para movimentar um carrinho) e uma lâmpada, considerando perdas por atrito. A potência total consumida é a soma da potência para vencer o atrito cinético (dependendo da massa total e do coeficiente de atrito) com a potência da lâmpada. Conhecendo a tensão da bateria, a corrente pode ser obtida, e multiplicando pelo tempo de operação (em horas), obtém-se a capacidade em Ah ou mAh. É um exemplo clássico de aplicação dos conceitos de potência, energia e eficiência em circuitos elétricos.

Tópicos relacionados

  • Potência mecânica e atrito cinético
  • Potência elétrica em circuitos CC
  • Capacidade de bateria em mAh
  • Conservação de energia em sistemas
  • Dimensionamento de baterias

Enunciado

Voce esta desenvolvendo um sistema embarcado autonomo para desinfeccao de ambientes. O sistema e composto por um carrinho eletrico com uma lampada e uma bateria. Para que o processo de desinfeccao funcione apropriadamente, o sistema devera deslocar-se com velocidade constante por um piso rugoso.
Dados: massa do carrinho: 6 kg; massa da bateria: 4 kg; tensao da bateria: 24 V; massa da lampada: 2 kg; coeficiente de atrito cinetico: 0,2; aceleracao da gravidade: 10 m/s^2; velocidade do sistema: 0,5 m/s; potencia da lampada: 96 W. As perdas do motor do carrinho sao despreziveis; a energia da bateria necessaria para fazer o carrinho chegar a velocidade de funcionamento do sistema e desprezivel.
Sabendo que a bateria fornece energia para o carrinho e para a lampada e que, para a perfeita desinfeccao da sala, o sistema deve trabalhar durante 90 minutos, a minima capacidade da bateria do sistema, em mAh, e:

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Perguntas frequentes

Como calcular a potência necessária para vencer o atrito?

A potência é o produto da força de atrito pela velocidade. A força de atrito é o coeficiente de atrito cinético multiplicado pela força normal (massa × gravidade).

O que significa capacidade de bateria em mAh?

mAh (miliampère-hora) indica a carga elétrica total que a bateria pode fornecer. Por exemplo, 6750 mAh significa que pode fornecer 6750 mA por 1 hora, ou 4,5 A por 1,5 horas.

Por que consideramos a massa total do sistema no cálculo do atrito?

A força de atrito depende da força normal, que é o peso total (massa total × gravidade). Inclui carrinho, bateria e lâmpada, pois todos estão apoiados no piso.

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