Uma cooperativa agrícola brasileira testa um sistema de controle de pragas que utiliza radiação ultravioleta…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma cooperativa agrícola brasileira testa um sistema de controle de pragas que utiliza radiação ultravioleta (UV). Durante a operação, o equipamento emite uma irradiância de 5 mW/m² sobre uma área de 20 m², durante 2 horas. A radiação UV pode reduzir a presença de alguns organismos, mas a exposição direta e prolongada pode causar danos à pele e aos olhos. Por isso, o sistema deve operar sem a presença de pessoas na área irradiada. Considere que a energia incidente pode ser calculada por E = I · A · t, com I em W/m², A em m² e t em segundos. Com base nas informações do texto, assinale a alternativa que apresenta corretamente a energia incidente na área durante uma operação e uma medida de segurança compatível com o uso da radiação UV.
- A) A energia incidente é 360 J, e a exposição direta de pessoas à radiação deve ser evitada durante a operação.
- B) A energia incidente é 720 000 J, e a exposição direta de pessoas à radiação deve ser evitada durante a operação.
- C) A energia incidente é 1 440 J, e a exposição direta de pessoas à radiação é segura durante a operação.
- D) A energia incidente é 7 200 J, e a exposição direta de pessoas à radiação deve ser evitada durante a operação.
- E) A energia incidente é 720 J, e a exposição direta de pessoas à radiação deve ser evitada durante a operação.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Converta as unidades. A irradiância 5 mW/m² equivale a 0,005 W/m², pois 1 mW = 0,001 W. O tempo de 2 horas equivale a 2 x 3600 = 7200 segundos. A área é 20 m².
- Aplique a fórmula E = I · A · t. Temos E = 0,005 x 20 x 7200 = 0,1 x 7200 = 720 J.
- Compare com as alternativas. A energia incidente de 720 J aparece apenas na alternativa E, que também traz a medida de segurança correta: o texto afirma que a exposição direta de pessoas deve ser evitada, pois a radiação UV pode causar danos à pele e aos olhos, e por isso o sistema deve operar sem pessoas na área irradiada.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa A (360 J) usaria apenas 1 hora de operação. A alternativa B (720 000 J) ignoraria a conversão de mW para W, multiplicando por 5 em vez de 0,005. A alternativa C (1 440 J) dobraria o tempo ou a irradiância, e ainda afirma que a exposição é segura, o que contradiz o texto. A alternativa D (7 200 J) despreza o valor da irradiância e trata o produto I · A como se valesse 1.
- Conclusão. O gabarito oficial E está correto, pois a energia incidente é 720 J e a exposição direta de pessoas deve ser evitada.
💡 Dica: Calcule a energia usando a fórmula dada.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente usou 1 hora (3600 s) como tempo de operação, em vez das 2 horas do enunciado. Assim obteve 0,1 x 3600 = 360 J.
O aluno não converteu miliwatts em watts e usou 5 W/m² diretamente, o que multiplica o resultado por 1000. Com isso chegou a 5 x 20 x 7200 = 720 000 J.
O aluno errou o cálculo da energia, dobrando o tempo para 4 horas ou a irradiância, e também interpretou mal o texto ao concluir que a exposição direta é segura. O texto diz que a exposição deve ser evitada.
O aluno desconsiderou o valor da irradiância e da área na multiplicação, ficando com a energia igual ao tempo em segundos, 7200 J. Isso mostra que ele não aplicou corretamente a fórmula E = I · A · t.
Por que engana: Confundir a conversão de horas para segundos, resultando em um cálculo incorreto da energia total gerada.
A irradiância deve ser convertida de 5 mW/m² para 0,005 W/m², e o intervalo de 2 horas deve ser convertido para 7 200 s. Assim, E = 0,005 · 20 · 7 200 = 720 J. Como a radiação UV pode causar danos à pele e aos olhos, é necessário evitar a exposição direta de pessoas durante o funcionamento do sistema.
Raio-X da questão
energia gerada por radiação
avaliacao
cálculo de energia · unidades de medida
Revisar a fórmula de cálculo de energia em física.
Confundir a conversão de horas para segundos, resultando em um cálculo incorreto da energia total gerada.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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