Um painel fotovoltaico fornece potência média P_pv = 120 W. Um atuador realiza trabalho W = 18,0 kJ em t =…
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
Um painel fotovoltaico fornece potência média P_pv = 120 W. Um atuador realiza trabalho W = 18,0 kJ em t = 3,00 min. O conversor tem rendimento ? = 0,85. Calcule a potência mecânica requerida P_out = W/t, a potência elétrica P_in = P_out/? e diga se P_pv supre P_in.
- A) P_out = 50 W; P_in = 60 W. Não, P_pv não supre P_in.
- B) P_out = 100 W; P_in ˜ 117,6 W. Sim, P_pv = 120 W é suficiente.
- C) P_out = 90 W; P_in = 95 W. Não, P_pv supre P_in.
- D) P_out = 80 W; P_in = 70 W. Sim, P_pv não supre P_in.
- E) P_out = 120 W; P_in = 140 W. Sim, P_pv é superior a P_in.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Converta as unidades. W = 18,0 kJ = 18000 J e t = 3,00 min = 180 s.
- Calcule a potência mecânica requerida: P_out = W/t = 18000 / 180 = 100 W.
- Calcule a potência elétrica necessária, dividindo pelo rendimento (0,85), pois o conversor perde energia: P_in = P_out / 0,85 = 117,6 W (aproximadamente 117,647 W).
- Compare com o painel. P_pv = 120 W é maior que P_in = 117,6 W, então o painel supre a demanda, com uma folga pequena de cerca de 2,4 W.
- Conclusão: a alternativa B está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A usa t = 6 min e tem P_in incorreta e conclusão invertida; C usa rendimento 0,95 em vez de 0,85 e conclui de forma contraditória com 120 W maior que 95 W; D multiplica pelo rendimento em vez de dividir e compara errado; E tem P_out = 120 W, que não corresponde a 18 kJ em 3 min, e inverte a comparação, pois 120 W é menor que 140 W.
💡 Dica: Calcule a potência mecânica e a potência elétrica antes de comparar com P_pv.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente usou 6 min (ou 360 s) como tempo, obtendo 18000/360 = 50 W, e depois arredondou mal a potência elétrica. Ao concluir que 120 W não supre 60 W, ignorou a comparação numérica.
P_out = W/t = 18000 J / 180 s = 100 W. P_in = P_out/? = 100/0,85 ˜ 117,65 W; como 120 W > 117,65 W o painel supre a demanda.
O aluno provavelmente usou rendimento 0,95 em vez de 0,85 (90/0,95 = 95) e calculou P_out com tempo incorreto. Além disso, inverteu a conclusão, pois 120 W é maior que 95 W e, portanto, o painel supre a demanda.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre potência e trabalho, calculando incorretamente a potência mecânica ou elétrica.
O aluno provavelmente multiplicou em vez de dividir pelo rendimento (80 x 0,85 = 68, aproximado a 70 W) e errou o tempo para obter 80 W. Também concluiu que 120 W não supre 70 W, o que contradiz a própria comparação numérica.
O aluno provavelmente usou t = 2,5 min (18000/150 = 120 W) e depois dividiu corretamente por 0,85 (aproximadamente 140 W). Na comparação, afirmou que 120 W é superior a 140 W, o que é falso; a comparação foi lida ao contrário.
Raio-X da questão
potência elétrica e mecânica
avaliacao
potência elétrica · cálculo de trabalho
Revisar os conceitos de potência e rendimento em sistemas físicos.
O aluno pode confundir a relação entre potência e trabalho, calculando incorretamente a potência mecânica ou elétrica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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