O Brasil é o país recordista mundial em queda de raios, com uma estimativa de mais de 70 milhões de eventos…
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
O Brasil é o país recordista mundial em queda de raios, com uma estimativa de mais de 70 milhões de eventos desse tipo por ano. Uma descarga elétrica dessas pode envolver campos elétricos da ordem de dez kilovolts por metro e um deslocamento de 30 coulombs de carga em um milésimo de segundo. Com base nessas estimativas e assumindo o campo elétrico como sendo constante, a potência associada a um raio de 100 m de comprimento corresponde a: [FUVEST 2023 - Questão 66] FUVEST - 2023
- A) 30 GW
- B) 3 GW
- C) 300 MW
- D) 30 MW
- E) 3 MW
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Converter os dados. O campo elétrico é E = 10 kV/m = 10^4 V/m. O comprimento do raio é d = 100 m. A carga é Q = 30 C e o intervalo de tempo é Δt = 1 ms = 10^-3 s.
- Calcular a diferença de potencial ao longo do raio. Para campo constante, U = E x d = 10^4 x 100 = 10^6 V (1 MV).
- Calcular a energia transferida. A energia é W = Q x U = 30 x 10^6 = 3 x 10^7 J.
- Calcular a potência. P = W / Δt = 3 x 10^7 / 10^-3 = 3 x 10^10 W, ou seja, 30 GW. Portanto, a alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. B (3 GW) está dez vezes abaixo, por erro de potência de 10 em alguma conversão. C (300 MW) e D (30 MW) também estão em ordens de grandeza menores, pois não há conversão correta do intervalo de tempo ou da energia. E (3 MW) está muito abaixo, por erro de unidades.
- Verificação. Como a potência é a energia dividida pelo tempo, e o tempo de 1 ms é muito curto, a potência deve ser muito grande, o que confirma a ordem de grandeza de dezenas de gigawatts.
💡 Dica: Calcule a potência usando a relação entre trabalho, carga, campo elétrico e tempo.
Alternativa por alternativa
CORRETA. A potência é calculada corretamente considerando a carga, tempo e campo elétrico.
Provavelmente perdeu uma potência de 10 em alguma conversão, por exemplo ao tratar o milésimo de segundo como centésimo de segundo ou ao errar um zero no cálculo de 3 x 10^10.
Por que engana: Calcular a potência elétrica sem considerar corretamente a relação entre carga, campo elétrico e tempo.
Provavelmente trocou o intervalo de 1 ms por algo próximo de 0,1 s, dividindo a energia de 3 x 10^7 J por um tempo muito maior do que o correto.
Provavelmente calculou apenas a energia de 3 x 10^7 J e a tratou como potência, sem dividir pelo tempo, ou dividiu por 1 s em vez de 1 ms.
Provavelmente misturou unidades, tratando kV como V ou ms como s de forma inconsistente, o que reduziu muito a ordem de grandeza da potência final.
Raio-X da questão
potência elétrica, campo elétrico, carga
avaliacao
potência elétrica · campo elétrico
Revisar conceitos de potência elétrica, campo elétrico e cálculo de trabalho.
Calcular a potência elétrica sem considerar corretamente a relação entre carga, campo elétrico e tempo.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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