ENEM - 2015 Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Compreender e analisar processos de produção e circulação de discursos, nas diferentes linguagens, para fazer escolhas fundamentadas em função de interesses pessoais e coletivos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
ENEM - 2015 Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m² , que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m² e rendimento de 30%. Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de
- A) 1,0 s.
- B) 4,0 s.
- C) 10 s.
- D) 33 s.
- E) 300 s.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Converta a velocidade para m/s. 108 km/h dividido por 3,6 resulta em 30 m/s. Passo 2: Calcule a energia cinética que o carro precisa adquirir, partindo do repouso: Ec = (1/2) x m x v^2 = (1/2) x 200 x 30^2 = 90 000 J. Passo 3: Calcule a potência solar que incide sobre o painel: P = insolação x área = 1000 W/m^2 x 9,0 m^2 = 9000 W. Passo 4: Aplique o rendimento de 30% para obter a potência útil: 0,30 x 9000 = 2700 W. Passo 5: Como a potência é constante e a energia é transferida ao carro ao longo do tempo, use Pot = Ec / t. Logo t = 90 000 / 2700, que é aproximadamente 33 s. Resposta: alternativa D. Por que as outras estão erradas: A) 1,0 s é muito pequeno, pois a energia de 90 000 J não pode ser fornecida em 1 s por uma potência de apenas 2700 W. B) 4,0 s também ignora a ordem de grandeza da energia necessária, sendo incompatível com a potência útil disponível. C) 10 s resulta de usar a potência solar total de 9000 W, sem aplicar o rendimento de 30%. E) 300 s resulta de usar apenas 0,30 x 1000 = 300 W, esquecendo a área do painel.
💡 Dica: Calcule a potência útil e use a relação entre energia, potência e velocidade para determinar o tempo.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente não relaciona a energia cinética à potência disponível e supõe que o carro atinge 108 km/h quase instantaneamente, como se a energia solar fosse muito maior do que realmente é.
O aluno provavelmente erra na conversão de unidades ou na aplicação da fórmula da energia cinética, obtendo uma energia menor que 90 000 J e chegando a um tempo curto demais.
O aluno calcula corretamente a energia de 90 000 J e a potência solar de 9000 W, mas esquece de aplicar o rendimento de 30% e usa a potência total incidente.
Por que engana: Confundir unidades de velocidade ou não considerar o rendimento do painel na potência útil.
33 s é o tempo correto, pois considera a energia gerada e a aceleração do carro solar até a velocidade desejada.
O aluno multiplica a insolação pelo rendimento (0,30 x 1000 = 300 W) e esquece de multiplicar pela área de 9,0 m^2 do painel, subestimando a potência disponível.
Raio-X da questão
energia, potência, movimento, velocidade
avaliacao
energia cinética e potência · conversão de unidades
estude energia cinética, potência e conversão de unidades de velocidade
Confundir unidades de velocidade ou não considerar o rendimento do painel na potência útil.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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