Em um estudo de fisiologia do exercício, quatro voluntários pedalaram em um ergômetro durante 10 minutos a uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Em um estudo de fisiologia do exercício, quatro voluntários pedalaram em um ergômetro durante 10 minutos a uma potência mecânica constante de 100 W. Durante o esforço, cada voluntário consumiu ar com taxa média de 2,0 L de O2 por minuto. Sabe-se que cada litro de O2 consumido libera cerca de 20 kJ de energia no metabolismo celular. Todos os valores são aproximados. Analise o texto e calcule a porcentagem da energia consumida que foi dissipada como calor no esforço biomecânico.
- A) 20%
- B) 85%
- C) 90%
- D) 80%
- E) 15%
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Resolvo por conta própria. A potência mecânica é 100 W durante 10 minutos (600 s), logo o trabalho mecânico útil é 100 x 600 = 60.000 J, ou seja, 60 kJ.
- Calculo a energia total liberada no metabolismo. Foram consumidos 2,0 L de O2 por minuto durante 10 minutos, totalizando 20 L de O2. Como cada litro libera cerca de 20 kJ, a energia total é 20 x 20 = 400 kJ.
- Calculo a energia que não virou trabalho mecânico. Como 400 kJ - 60 kJ = 340 kJ, essa é a energia dissipada, em sua maior parte como calor.
- Calculo a porcentagem. 340 / 400 = 0,85, ou seja, 85%. Equivalentemente, o rendimento mecânico é 60 / 400 = 15%, e 100% - 15% = 85%.
- Comparo com o gabarito oficial. O gabarito é B (85%), que coincide com o resultado obtido. Não há divergência.
- Por que as outras estão erradas. A (20%) não corresponde a nenhuma razão entre os valores do enunciado. C (90%) exigiria uma energia mecânica de 40 kJ, que não é a obtida. D (80%) exigiria trabalho mecânico de 80 kJ, também incompatível com os dados. E (15%) é o rendimento mecânico, isto é, a fração que virou trabalho útil, e não a fração dissipada como calor.
💡 Dica: Calcule a energia total consumida e a energia útil para encontrar a porcentagem dissipada como calor.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente tomou o número 20 do enunciado (os 20 kJ por litro) como se fosse a porcentagem final, sem fazer a razão entre trabalho e energia total.
Energia química total =2,0 L/min×20 kJ/L×10 min=400 kJ; mecânica=100 W×600 s=60 kJ; calor=400-60=340 kJ=85%.
O aluno provavelmente cometeu um erro de cálculo na conversão de unidades ou no tempo, chegando a um trabalho mecânico de cerca de 40 kJ e, com isso, a uma fração dissipada de 90%.
O aluno provavelmente calculou um trabalho mecânico de 80 kJ (erro de multiplicação ou de tempo) ou subtraiu de 100% um rendimento de 20%, confundindo a fração útil com a dissipada.
Por que engana: Confundir energia total consumida com energia útil, ou erro no cálculo da porcentagem.
O aluno calculou corretamente o rendimento mecânico (60 de 400 kJ, ou 15%), mas marcou essa fração útil como se fosse a energia dissipada como calor, invertendo o que a questão pede.
Raio-X da questão
energia metabólica e dissipação
avaliacao
conversão de unidades de energia · porcentagem e proporção
estude metabolismo celular e cálculo de energia dissipada
Confundir energia total consumida com energia útil, ou erro no cálculo da porcentagem.
tomada_decisao
cientifico
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