ATIVIDADES PRÁTICAS

SUPERVISIONADAS

Engenharia de Controle e Automação / Mecatrônica

3ª Série

Física III

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um método de ensino aprendizagem desenvolvido

por meio de um conjunto de atividades programadas e supervisionadas e que tem por

objetivos:

1. Favorecer a aprendizagem.

2. Estimular a co-responsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz.

3. Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

4. Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o auto-aprendizado.

5. Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem.

6. Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

7. Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

8. Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas relativos à profissão.

9. Direcionar o estudante para a emancipação intelectual.

Para atingir estes objetivos as atividades foram organizadas na forma de um desafio, que será

solucionado por etapas ao longo do semestre letivo.

Participar ativamente deste desafio é essencial para o desenvolvimento das competências e

habilidades requeridas na sua atuação no mercado de trabalho.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida profissional.

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e

habilidades descritas a seguir:

1. Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à engenharia;

2. Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica;

3. Avaliar o impacto das atividades da engenharia no contexto social e ambiental;

4. Atuar em equipes multidisciplinares.

DESAFIO

O desafio será dimensionar um circuito elétrico residencial submetido a uma diferença de

potencial de 110 V. A equipe irá entender, projetar e dimensionar a distribuição da potência e

da energia elétrica da rede de distribuição até a casa do consumidor.

Esse desafio é importante para que os alunos compreendam a importância dos conceitos

físicos envolvidos no curso e apresentem um projeto simplificado de instalação residencial

ressaltando sempre a segurança, funcionalidade, capacidade de reserva e flexibilidade.

ETAPA _ 4

Aula-tema: Potencial Elétrico

Esta atividade é importante para que você fixe o conceito de potencial elétrico, que é uma

função escalar da posição e assim, descrever alguns fenômenos eletrostáticos.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

Passo 1 - Determine a diferença de potencial entre a cabeça e os pés de uma pessoa de

1,70m, sabendo que o campo elétrico médio em torno do planeta terra é de 100 V/m.

Δs = 1,7m

ε = 100 V / m

ΔV = ?

   

ΔV = 170 V

Passo 2 - Um próton é liberado de repouso em um campo elétrico uniforme de   

dirigido ao longo do eixo x positivo e orientado da placa positiva para a negativa. Considere que

o deslocamento foi de 0,3 m na direção do campo elétrico.

Calcule a variação no potencial elétrico no deslocamento de 0,3 m.

Δs = 0,3m

ε = 9,0 x 104 V / m

ΔV = ?

   

ΔV = 2,7 x 104 V

ETAPA _ 5

Aula-tema: Capacitância

Esta atividade é importante para que você compreenda a importância do capacitor, cuja função

é de armazenar energia elétrica.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

Passo 1 - Leia no capítulo 5 do livro-texto na seção 5-5, o tema energia armazenada em um

campo elétrico.

O Desfibrilador

Passo 2 - Determine a energia armazenada no capacitor de um desfibrilador, cuja capacidade

é de 50μF e submetido a uma diferença de potencial de 7500 V.

C = 50 µF

V = 7500 V

q = ?

 

Q = 3,75 x 10-1 C

Passo 3 - Calcule a capacitância para um capacitor de placas planas quadradas e paralelas,

separadas de 2,0 mm com 5,0 cm de lado onde o meio entre elas é o vácuo.

C = ?

d = 2mm = 2 x 10-3 m

A = 5 x 5 = 25 cm2 = 2,5 x 10-3 m2

ε0 = 8,85 x 10-12 C2/N.m

 

ETAPA _ 6

Aula-tema: Corrente e resistência

Esta atividade é importante para que você compreenda as propriedades de resistência elétrica,

diferença de potencial e campo elétrico estudadas nas etapas anteriores e agora aplicadas a

um fio onde você irá aplicar as leis de ohm.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

Passo 1 - Um fio de cobre possui seção reta com área A = 6,4 x 10-7 m2 e diâmetro igual a 1,0

mm, quando submetido a uma diferença de potencial acaba conduzindo uma corrente de

intensidade 1,5 A. (Consulte numa tabela a resistividade do cobre). Calcule o módulo do campo

elétrico no fio.

A = 6,4 x 10-7 m2

d = 1mm = 1 x 10-3

I = 1,5 A

ρcobre = 1,69 x 10-8

ε = ?

   

Passo 2 - Calcule a diferença de potencial entre dois pontos do fio considerando uma distância

entre os pontos de 40 cm.

R = ?

A = 6,4 x 10-7 m2

I = 1,5 A

ρcobre = 1,69 x 10-8

L = 0,4m

∆V = ?

 

R = 1,056 x 10-2 Ω

 

V = 1,584 x 10-2 V

Passo 3 - Determine a resistência do fio admitindo que seu comprimento total seja de 32m.

R = ?

A = 6,4 x 10-7 m2

ρcobre = 1,69 x 10-8

L = 32 m

 

R = 8,45 x 10-1 Ω ou 0,845 Ω

ETAPA _ 7

Aula-tema: Circuitos

Os grupos, compostos por 3 a 6 alunos, irão fazer um diagrama esquemático, ilustrando uma

parte da rede elétrica de fios de uma casa e apresentar sob forma de relatório ao seu

professor. Devem mostrar de maneira clara, através de um diagrama seus cálculos. Deverão,

ainda, organizar uma tabela indicando os elementos do circuito e suas especificações técnicas,

tais como diferença de potencial, corrente elétrica e resistência elétrica. Esta atividade é

importante para você entender a distribuição de potências em uma residência e o consumo de

energia elétrica.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

Passo 1 - Identifique pelo menos dois fios do circuito, indicando qual deles está com tensão e

qual é o neutro.

Passo 2 - Indique no seu diagrama a posição do fusível principal ou disjuntor, bem como a

corrente elétrica máxima permitida.

Passo 3 - Calcule a potência total recebida na casa em função da tensão e do valor máximo de

corrente permitido pelo fusível ou disjuntor.

P = U x I P = 127 x 60 P = 7620 W

Passo 4 - Represente pelo menos 5 lâmpadas no seu circuito elétrico e numa tabela, indique

os valores das potências nominais das lâmpadas.

LocalizaçãoTensão

(V)Potência (W)Corrente (A)

Sala 127 100 0,787

Cozinha 127 100 0,787

Banheiro 127 60 0,472

Quarto 1 127 100 0,787

Quarto 2 127 100 0,787

Área Externa127 60 0,472

Passo 5 - Represente no seu circuito pelo menos 8 tomadas.

Passo 6 - Simule a instalação de aparelhos elétricos em pelo menos 4 tomadas, indicando as

potências dos aparelhos, diferença de potencial e a corrente que passa por ele.

LocalizaçãoAparelho Tensão (V)Potência (W)Corrente (A)

Sala Televisor 127 100 0,787

Cozinha Liquidificador127 70 0,511

Banheiro Chuveiro 127 4500 35,433

Quarto 1Ferro

Elétrico127 1000 7,874