Em um experimento realizado em um laboratório de uma escola pública, um gerador transforma energia mecânica em…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um experimento realizado em um laboratório de uma escola pública, um gerador transforma energia mecânica em energia elétrica. Durante um intervalo de 10 s, o gerador fornece energia elétrica com potência constante de 400 W. Nesse funcionamento, sua eficiência é de 80%, ou seja, apenas 80% da energia recebida pelo gerador é convertida em energia elétrica útil. Com base nas informações do experimento, qual é a energia total consumida pelo gerador durante os 10 s de funcionamento?
- A) 500 J
- B) 4 000 J
- C) 3 200 J
- D) 4 800 J
- E) 5 000 J
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A potência elétrica útil fornecida pelo gerador é de 400 W, o intervalo de tempo é de 10 s e a eficiência é de 80%, ou seja, 0,80 da energia recebida vira energia elétrica útil.
- Calcule a energia elétrica útil. Energia = potência x tempo, logo 400 x 10 = 4000 J.
- Relacione a energia útil com a energia total consumida. Como a eficiência é a razão entre energia útil e energia total, temos 0,80 = 4000 / E_total. Portanto, E_total = 4000 / 0,80 = 5000 J.
- Verifique o resultado. 80% de 5000 J é 4000 J, o que confere com a energia útil calculada.
- Conclusão. A energia total consumida pelo gerador em 10 s é 5000 J, alternativa E, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: a A (500 J) resulta de dividir a potência pela eficiência sem considerar o tempo; a B (4000 J) é a própria energia útil, esquecendo que o gerador consome mais energia do que devolve; a C (3200 J) multiplica em vez de dividir a energia útil pela eficiência; a D (4800 J) soma ao valor útil uma parcela de 20% como se a perda fosse acrescentada, e não o total necessário.
💡 Dica: Calcule a energia consumida usando a eficiência do gerador.
Alternativa por alternativa
Dividiu a potência de 400 W pela eficiência de 0,80 e esqueceu de multiplicar pelo tempo de 10 s, tratando potência como se fosse energia.
Por que engana: O aluno pode confundir a potência gerada com a potência consumida, não aplicando corretamente a fórmula da eficiência.
Considerou que a energia útil de 4000 J é a energia total consumida, ignorando que a eficiência de 80% implica perda de energia no processo.
Multiplicou a energia útil pela eficiência (4000 x 0,80) em vez de dividir, invertendo a relação entre energia útil e energia total.
Acrescentou 20% de perda à energia útil (4000 + 800) como se a perda se somasse ao valor útil, quando a energia útil corresponde a 80% do total.
A potência elétrica útil é de 400 W, durante 10 s. Assim, a energia útil fornecida é Eútil = P · Δt = 400 · 10 = 4 000 J. Como a eficiência é de 80%, temos η = Eútil/Econsumida. Portanto, Econsumida = 4 000/0,8 = 5 000 J.
Raio-X da questão
eficiência de geradores
avaliacao
cálculo de eficiência · potência elétrica
Revisar o cálculo de eficiência e consumo de energia.
O aluno pode confundir a potência gerada com a potência consumida, não aplicando corretamente a fórmula da eficiência.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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