Física1ª sérieBNCC EM13CNT101Média⏱ longo

Uma exoplaneta em rotação fixa ao redor da estrela recebe fluxo S = L/(4pd²) com L = 2,0×10^26 W e d =…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Uma exoplaneta em rotação fixa ao redor da estrela recebe fluxo S = L/(4pd²) com L = 2,0×10^26 W e d = 1,0×10^11 m. Mostre que o fluxo absorvido no ponto subsolar (por unidade de área, com albedo A=0,30) é quantas vezes maior que a média global absorvida pelo planeta? Use SI e explique com equações.

A) Albedo A não tem efeito no cálculo de fluxo.
B) Razão = 4 (o ponto subsolar recebe quatro vezes a média global).
C) A média global é quatro vezes maior que no ponto subsolar.
D) O fluxo absorvido no ponto subsolar é igual à média global.
E) Fluxo subsolar é 8 vezes a média global.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Calcule o fluxo incidente no ponto subsolar. S = L/(4 pi d^2) = 2,0x10^26 / (4 x 3,1416 x 1,0x10^22) ≈ 1,59x10^3 W/m². Passo 2: Calcule o fluxo absorvido por área no ponto subsolar. Com albedo A = 0,30, a fração absorvida é (1 - A) = 0,70, logo F_sub = (1 - A) S ≈ 1,11x10^3 W/m². Passo 3: Calcule a média global. A potência interceptada pelo planeta de raio R é S x pi R^2 (área da seção transversal) e a absorvida é (1 - A) S pi R^2. Essa energia se distribui por toda a superfície esférica 4 pi R^2, então F_med = (1 - A) S pi R^2 / (4 pi R^2) = (1 - A) S / 4 ≈ 2,8x10^2 W/m². Passo 4: Calcule a razão. F_sub / F_med = [(1 - A) S] / [(1 - A) S / 4] = 4. O albedo, L e d se cancelam, então o resultado não depende deles. Passo 5: Conclusão. A alternativa correta é B, e o gabarito está certo. Por que as outras estão erradas: A) o albedo afeta o fluxo absorvido, embora se cancele na razão. C) a razão está invertida, pois a média global é menor que o valor subsolar, não maior. D) a média global é um quarto do valor subsolar, porque a energia se espalha por toda a esfera. E) o fator é 4, não 8, pois a área da esfera é 4 pi R^2 e a seção transversal é pi R^2.

💡 Dica: Calcule o fluxo absorvido e compare com a média global.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

Confunde fluxo incidente com fluxo absorvido e acha que o albedo não interfere em nada no balanço de energia. O albedo reduz a fração absorvida, mas se cancela na razão pedida.

B Correta

S = L/(4pd²). Subsolar absorvido = S(1-A); média global absorvida = S(1-A)/4. Dividindo obtém-se 4.

C Erradaerro: Interpretaçãoa que mais engana

Inverte a comparação e acha que a média global é quatro vezes maior que o valor subsolar. Lê a expressão 'quantas vezes maior' ao contrário.

Por que engana: Confundir a relação entre o fluxo no ponto subsolar e a média global, acreditando que o albedo não influencia no cálculo do fluxo absorvido.

D Erradaerro: Senso comum

Supõe que a energia é distribuída uniformemente e que o ponto subsolar recebe o mesmo fluxo que a média global. Ignora que a energia interceptada (pi R^2) se espalha por toda a superfície (4 pi R^2).

E Erradaerro: Procedimental

Calcula a razão com fator errado, obtendo 8. Provavelmente mistura áreas, por exemplo dividindo duas vezes por 2 ou usando hemisfério no lugar da esfera inteira.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

fluxo de radiação

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

fluxo de radiação · albedo e sua influência

📚 Reveja

Revisar conceitos de fluxo de radiação e albedo.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a relação entre o fluxo no ponto subsolar e a média global, acreditando que o albedo não influencia no cálculo do fluxo absorvido.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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