Física2ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Uma comunidade costeira demanda 200 kWh/dia. Compare, do ponto de vista físico e ambiental, duas soluções…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT106

Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Uma comunidade costeira demanda 200 kWh/dia. Compare, do ponto de vista físico e ambiental, duas soluções: usina de marés (turbinagem de fluxo) e campo fotovoltaico. Considere: para marés use ?=1025 kg/m³ e potência aproximada por fluxo P˜0,5·?·A·v³; para PV use irradiância média diária G=5 kWh/m²·dia e rendimento painel ?=0,18. Avalie disponibilidade de recurso, eficiência, impacto ambiental e estime áreas ou seções necessárias.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Método e cálculo: a demanda diária 200 kWh ˜ 200000 Wh ? potência média ˜ 200000 Wh/24 h ˜ 8,33 kW. PV: energia por m² por dia = G·? = 5 kWh/m²·dia·0,18 = 0,9 kWh/m²·dia; área ˜ 200 kWh /0,9 kWh·m?² ˜ 222 m². Marés: escolha velocidade média v=2,0 m/s; P/A ˜ 0,5·1025·(2)³ = 0,5·1025·8 ˜ 4100 W/m² de área de passagem do fluido; área necessária A ˜ 8,33 kW /4,10 kW·m?² ˜ 2,03 m² (se houver fluxo contínuo e possibilidade de extrair essa potência). Discussão: marés oferecem alta previsibilidade e fator de capacidade elevado, mas são altamente localizadas e têm grande impacto em habitats marinhos e navegação; requerem estruturas subaquáticas e estudos de impacto; a PV exige área moderada (~222 m²), é de baixa interferência local, mas depende da insolação e precisa de armazenamento para garantir fornecimento noturno; eficiência prática de sistemas e perdas (inversor, transmissão, intermitência) reduzem valores ideais. Conservação de energia: extração de energia de uma corrente diminui energia cinética local do fluxo; não é possível extrair mais potência do que o fluxo energético disponível (P_fluxo). Conclusão: escolha depende da geografia e impactos: se houver canal com fluxo contínuo e impacto ambiental aceitável, marés podem suprir demanda com menor área construída; se o local for ecologicamente sensível ou o fluxo insuficiente, PV com armazenamento é mais viável. Inclua análise de custos e manutenção locais e da integração à rede como próximos passos.

Explicação

A análise considera a demanda de energia e calcula a área necessária para cada solução, destacando a eficiência e a disponibilidade dos recursos. A discussão aborda os impactos ambientais e as características específicas de cada tecnologia, permitindo uma comparação informada. A conclusão sintetiza a viabilidade de cada opção com base em fatores geográficos e ambientais, além de sugerir a inclusão de aspectos econômicos e de manutenção na avaliação.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ comparativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

energia renovável

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

potência e energia · impacto ambiental das energias

📚 Reveja

Revisar conceitos de usinas de marés e energia solar.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a eficiência dos sistemas, não considerando corretamente a relação entre a área necessária e a energia gerada.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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