Question

Para James Watt, um bom cavalo de tração é aquele que consegue levantar uma carga de 33 000 libras ( 15 t) a 1 pé de altura ( 30,5 cm) durante 1 minuto.
Ainda de acordo com Watt, o cavalo ideal é aquele que consegue realizar essa tarefa com velocidade constante, repetindo-a inúmeras vezes, ao longo de um dia inteiro de trabalho.
Considerando essas informações, responda:

a) Há variação de energia cinética quando a carga é erguida pelo cavalo? E de potencial gravitacional? Justifique sua resposta.

b) Considerando que o cavalo fornece 44 740 J de energia mecânica para a carga a cada minuto, calcule a potência útil aproximada do cavalo ideal de Watt, em watts. Note que o valor corresponde a 1 hp!

c) Calcule a potência total aproximada do cavalo ideal de Watt, em watts, supondo que o seu rendimento energético seja de 20%.​

Answer 1

Analisando a potencia e energia da situação, temos que:

a) Sim.

b) 745 W.

c) 149 W.

Explicação:

a) Há variação de energia cinética quando a carga é erguida pelo cavalo? E de potencial gravitacional? Justifique sua resposta.

Usando velocidade podemos encontrar energia cinetica:

$Ek=\frac{m.v^2}{2}$

E a energia potêncial:

$Ep=m.g.h$

Então sim há variação desta duas energias, pois quando ele levanta ele perde energia cinetica e ganha potencia, e quando deixa ganhar ganha cinetica e perde potencial por conta que uma depende de velocidade e outra de altura.

b) Considerando que o cavalo fornece 44 740 J de energia mecânica para a carga a cada minuto, calcule a potência útil aproximada do cavalo ideal de Watt, em watts. Note que o valor corresponde a 1 hp!

Potencia é energia sobre tempo, então:

$P=\frac{E}{t}$

$P=\frac{44740}{60}$

$P=745W$

Assim esta potência é de 745 W.

c) Calcule a potência total aproximada do cavalo ideal de Watt, em watts, supondo que o seu rendimento energético seja de 20%.​

Supondo então somente 20% de 44740 J é 8948 J, então a potencia fica:

$P=\frac{E}{t}$

$P=\frac{8948}{60}$

$P=149W$

Assim esta potencia fica de 149 W.