Em uma feira de ciências, é apresentada uma bicicleta que consegue acender uma lâmpada de , caso alguém use uma força para pedalar e gire o pedal com uma velocidade angular de . Considerando que a resistência da lâmpada vale , calcule a força necessária para acender a lâmpada.
Passo 1
Oi, gente! Como estão os estudos? Bora aproveitar essa animação pra fazer um exercício de potência elétrica?
A questão quer que a gente calcule a força que temos que fazer para acender a lâmpada, supondo que toda a potência de giro da roda da bicicleta é convertida potência elétrica da lâmpada. Ou seja, essa potência de giro da roda é toda usada para fazer a lâmpada acender através da dissipação de potência elétrica , como mostra a figura.
é a diferença de potencial elétrico da bateria, é a corrente elétrica que passa pelo circuito, é a resistência da lâmpada, é a velocidade angular da roda e é o raio do pedal.
Achamos o valor da força , igualando a potência de giro à potência elétrica . Lembre-se: a potência de giro é igual ao torque (força vezes raio ) vezes a velocidade .
Essa fórmula mostra que para achar , temos que achar primeiro. Por isso, calcularemos esse valor no próximo passo.
Passo 2
Então, querid@s, o valor da potência elétrica é obtido pela equação abaixo.
No entanto, não sabemos quanto vale o valor da corrente . Para calcular , precisamos usar a lei de Ohm abaixo.
Substituindo esse na equação de :
Antes de substituir , e na fórmula de , precisamos lembrar de converter de pra , dividindo ele por .
Shooooow! Encontramos o valor da força que faz a lâmpada acender!