Física2ª sérieBNCC EM13CNT306Difícil⏱ longo

Em uma cozinha três aparelhos são ligados simultaneamente por uma extensão: fogão elétrico (indução) P1 = 2…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT306

Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e recursos, bem como comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e socioambiental, podendo fazer uso de dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a estruturação de simulações de tais riscos.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Em uma cozinha três aparelhos são ligados simultaneamente por uma extensão: fogão elétrico (indução) P1 = 2 000 W, micro-ondas P2 = 1 200 W e torradeira P3 = 800 W. Rede V = 230 V. A extensão possui condutor de cobre com comprimento L = 15 m e seção A = 1,0 mm². Considere resistividade do cobre ? = 1,7×10?8 O·m. Analise os riscos elétricos: calcule corrente total I_tot, resistência do fio R (O), potência dissipada P_perda no fio e avalie se a seção é adequada. Proponha medidas de segurança (fórmulas: I = P/V, R = ?L/A, P_loss = I²R).

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

Resposta esperada

Cálculos e análise modelo: 1) Corrente total: I_tot = (P1+P2+P3)/V = (2 000+1 200+800) W / 230 V = 4 000/230 ˜ 17,39 A. 2) Resistência do fio (A = 1,0 mm² = 1,0×10?6 m²): R = ?L/A = (1,7×10?8 O·m · 15 m)/(1,0×10?6 m²) = 0,255 O. 3) Potência dissipada no fio: P_loss = I_tot²·R = (17,39 A)²·0,255 O ˜ 302,5·0,255 ˜ 77 W ? aquecimento significativo. 4) Queda de tensão: ?V = I_tot·R ˜ 17,39·0,255 ˜ 4,4 V (~1,9% da tensão), aceita´vel eletricamente, mas o aquecimento é perigoso. 5) Avaliação de segurança: seção de 1,0 mm² tem ampacidade típica ˜ 11 A (varia por norma), muito abaixo de 17,4 A ? risco de aquecimento, degradação do isolamento e incêndio; fusível/DR do circuito pode não proteger o cabo da extensão inadequada que aquece localmente. 6) Medidas recomendadas: não usar extensão para cargas elevadas; distribuir aparelhos em circuitos separados; usar cabo com seção = 2,5 mm² (ampacidade ˜ 20–25 A) ou circuito dedicado; instalar proteção adequada (disjuntor/ fusível compatível) e verificar conexões, evitar emendas e passagem por locais confinados; monitorar temperatura; seguir normas e, se necessário, consultar eletricista qualificado. Observações: todos os cálculos em unidades SI; ? = 1,7×10?8 O·m, V em V, I em A, P em W, R em O.

Explicação

Os cálculos realizados demonstram que a corrente total excede a capacidade do fio, resultando em aquecimento significativo e risco de incêndio. A resistência do fio e a potência dissipada indicam que a seção do cabo não é adequada para a carga exigida. As medidas de segurança propostas visam prevenir acidentes e garantir o uso seguro dos aparelhos elétricos.

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✍️ situacional🧩 desafio

🎯 Conceito central

circuitos elétricos

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

circuitos elétricos · cálculo de potência

📚 Reveja

Revisar as leis de Ohm e potência elétrica.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a fórmula da potência com a da resistência, resultando em cálculos incorretos da corrente e da potência dissipada.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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