Uma turbina recebe água com vazão de massa ? = 50 kg/s que cai de h = 20 m. Considere g = 10 m/s² e eficiência…
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
Uma turbina recebe água com vazão de massa ? = 50 kg/s que cai de h = 20 m. Considere g = 10 m/s² e eficiência ? = 0,80. Calcule a potência elétrica útil P produzida. Use P = ?·g·h·?.
- A) P = 10 000 W
- B) P = 8 000 W
- C) P = 4 000 W
- D) P = 8 000 J/s
- E) P = 1 000 W
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. A vazão de massa é 50 kg/s (o símbolo ausente no enunciado é o ponto que indica taxa de massa), a altura de queda é h = 20 m, g = 10 m/s² e a eficiência é 0,80. A fórmula dada é P = m_ponto * g * h * eficiência.
- Aplicar a fórmula. P = 50 * 10 * 20 * 0,80.
- Calcular. 50 * 10 = 500; 500 * 20 = 10 000; 10 000 * 0,80 = 8 000. Logo P = 8 000 W.
- Conferir a unidade. kg/s * m/s² * m = kg*m²/s³ = J/s = W, então a unidade está correta.
- Comparar com o gabarito. Minha resposta é B, igual ao gabarito oficial.
- Analisar as alternativas erradas. A (10 000 W) é o resultado sem multiplicar pela eficiência. C (4 000 W) surge se for aplicado um fator extra de 1/2, como na energia cinética. E (1 000 W) surge se g e a eficiência forem ignorados, restando 50 * 20. D (8 000 J/s) tem o mesmo valor numérico de B, pois J/s é equivalente a W; essa alternativa é, na prática, correta também, o que torna a questão ambígua e é uma falha do gabarito, que deveria considerar D equivalente a B ou ter apenas uma opção com unidade diferente.
💡 Dica: Aplique a fórmula da potência elétrica útil diretamente.
Alternativa por alternativa
Calculou apenas o produto massa, gravidade e altura, esquecendo que a eficiência de 0,80 reduz a potência útil.
Por que engana: O aluno pode confundir a eficiência com a potência total, calculando a potência sem considerar a eficiência da turbina.
P = ?·g·h·? = 50·10·20·0,80 = 8 000 W; potência em watts (W).
Aplicou um fator 1/2 sem justificativa, possivelmente por confusão com a fórmula da energia cinética (1/2 m v²), e com a eficiência.
Fez o cálculo corretamente, mas tratou J/s como unidade diferente de W; na verdade J/s é exatamente W, então esta alternativa é equivalente à correta e a questão tem ambiguidade.
Multiplicou apenas 50 por 20, ignorando a gravidade g = 10 m/s² e a eficiência de 0,80.
Raio-X da questão
potência elétrica
avaliacao
potência elétrica · energia potencial gravitacional
Revisar a fórmula da potência elétrica e suas variáveis.
O aluno pode confundir a eficiência com a potência total, calculando a potência sem considerar a eficiência da turbina.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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