Transferência de energia
(Medida)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Objetivo
Sua finalidade básica é a medida da energia mecânica transferida por um pequeno motor elétrico, ao elevar uma carga a uma dada altura.

Material

Suporte metálico longo (~1 m), fita métrica, grampo de bureta, pequeno motor elétrico CC (de 1,5 ou 3,0 V), pilha grande de lanterna, carretel vazio, linha, clipes, arruelas, fios de ligação (cabinho 22), pedaço de fio de níquel-cromo, garra jacaré, relógio digital com cronômetro, amperômetro (0 -- 3 A) e voltômetro (0 -- 6 V).

Montagem

Procedimento
O ´voltímetro´ mede a tensão útil U que a pilha fornece ao motor elétrico; o ´amperímetro´ indica a intensidade da corrente i circulante no circuito; a garra jacaré deslizando no fio de níquel-cromo seleciona o valor da resistência elétrica R que faz variar a velocidade de rotação do motor (tal fio resistivo e garra jacaré podem ser substituídos por um potenciômetro de 30 ohms). Durante o funcionamento do motor observa-se a ascensão da massa m (massa das arruelas) até a altura h, em movimento praticamente uniforme (velocidade constante). O valor da aceleração local da gravidade é g. Um cronômetro registra o intervalo de tempo Dt durante o qual ocorre a ascensão à altura h.

Equacionamento
A potência elétrica P desenvolvida pelo motor vem expressa por: P = U.i . A energia elétrica consumida pelo motor, no intervalo de tempo Dt, vem expressa por :

E_elet = P.Dt = U.i.Dt .

A energia mecânica adquirida pela massa m ao alçar de altura h vem dada por : E_mec = m.g.h .

Negligenciando-se a resistência interna do motor elétrico (pode ser determinada em nova experimentação) deve-se ter:

E_elet = E_mec , donde U.i.Dt = m.g.h .

Os dados experimentais permitirão confrontar os valores E_elet e E_mec.

Aliás, a pequena diferença entre os valores encontrados entre estes dois cálculos (E_elet - E_mec) pode traduzir perfeitamente a energia elétrica consumida na resistência interna r do motor, por efeito Joule. E, assim, calcular o valor de r:

E_elet - E_mec = r.i.Dt , donde  r = (U.i.Dt - m.g.h)/i.Dt .