Matemática Múltipla Escolha

A análise de um sistema pode ser realizada se o modelo matemático que define seu sistema físico, por meio de uma função de transferência, for conhecido. Dessa forma, seu desempenho pode ser avaliado em função do estímulo recebido, ou seja, resposta à entrada. Considerando as especificações e estimativas da resposta em sistemas, é possível estimar o tempo de acomodação, em segundos, de um sistema com coeficiente de amortecimento e frequência natural iguais a 2 e 4rad/s, respectivamente:

A análise de um sistema pode ser realizada se o modelo matemático que define seu sistema físico, por meio de uma função de transferência, for conhecido. Dessa forma, seu desempenho pode ser avaliado em função do estímulo recebido, ou seja, resposta à entrada. Considerando as especificações e estimativas da resposta em sistemas, é possível estimar o tempo de acomodação, em segundos, de um sistema com coeficiente de amortecimento e frequência natural iguais a 2 e 4rad/s, respectivamente:

  1. 1s
  2. 0,5s
  3. 2s
  4. 4s
  5. 8s

Resolução completa

Explicação passo a passo

B
Alternativa B

Alternativa B - 0,5s

Para resolver esta questão de Engenharia de Controle, precisamos utilizar os parâmetros fornecidos para calcular o tempo de acomodação (t_s) de um sistema de segunda ordem.

Análise do Problema

Os dados fornecidos no enunciado são:

  • Coeficiente de amortecimento (\zeta) = 2
  • Frequência natural (\omega_n) = 4 rad/s

O tempo de acomodação é definido como o tempo necessário para que a resposta do sistema entre e permaneça dentro de uma faixa de erro específica em torno do valor final. Embora existam critérios rigorosos para sistemas superamortecidos (\zeta > 1), em questões de concursos e vestibulares, geralmente aplica-se a fórmula aproximada padrão para estimativa rápida.

A fórmula mais comum para estimar o tempo de acomodação (considerando uma tolerância de 2%) é:

t_s \approx \frac{4}{\zeta \omega_n}

Passo a passo do cálculo

  1. Substituímos os valores conhecidos na fórmula:
    t_s = \frac{4}{2 \times 4}
  2. Calculamos o denominador (produto entre amortecimento e frequência natural):
    t_s = \frac{4}{8}
  3. Realizamos a divisão final:
    t_s = 0,5 \text{ s}

Considerações Técnicas

É importante notar que, teoricamente, um coeficiente de amortecimento \zeta = 2 indica um sistema superamortecido, onde a resposta não oscila. Em cenários avançados, o tempo de acomodação dependeria do polo dominante (o raiz mais próxima do eixo imaginário). No entanto, neste contexto de questão objetiva, a abordagem esperada é a aplicação direta da fórmula padrão de estimativa.

Portanto, a alternativa correta é a B.

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