— Morador: "Nos momentos de pico, a rede elétrica fica instável e queremos uma solução de armazenamento para a…

Questão

— Morador: "Nos momentos de pico, a rede elétrica fica instável e queremos uma solução de armazenamento para a energia renovável produzido em casa." — Técnico: "Instalamos um volante de inércia que armazena energia como energia cinética rotacional. O rotor tem momento de inércia de 5,0 kg·m^2 e alcança velocidade angular de 3000 rpm (aprox. 314 rad/s). Durante o carregamento, a energia elétrica aciona um motor-gerador que acelera o rotor; para fornecimento, o rotor desacelera e o sistema converte a energia cinética em elétrica. Este método garante alta durabilidade e ciclos de carga rápidos, sem produtos químicos." Identifique a expressão que representa a energia cinética rotacional do volante descrito no texto-base.

1. A) 1/2 I w
2. B) t w
3. C) I w^2
4. D) 1/2 m v^2
5. E) 1/2 I w^2

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. O texto descreve um volante de inércia que armazena energia como energia cinética rotacional, com momento de inércia I = 5,0 kg·m^2 e velocidade angular w ≈ 314 rad/s.
2. Na rotação, a energia cinética depende do momento de inércia e do quadrado da velocidade angular. A expressão correta é Ec = 1/2 I w^2.
3. Substituindo os dados, Ec = 1/2 × 5,0 × 314^2, o que dá aproximadamente 2,5 × 10^5 joules, valor que confirma a coerência da expressão, embora a questão peça apenas a expressão.
4. A alternativa A (1/2 I w) está errada porque falta o quadrado da velocidade angular, o que tornaria a grandeza dimensionalmente incorreta como energia.
5. A alternativa B (t w) está errada porque o produto de tempo por velocidade angular não representa energia.
6. A alternativa C (I w^2) está errada porque falta o fator 1/2 da expressão clássica da energia cinética rotacional.
7. A alternativa D (1/2 m v^2) é a energia cinética de translação, usada para corpos em movimento linear, e não para o rotor girando em torno de um eixo.

💡 Dica: Lembre-se da fórmula da energia cinética rotacional e identifique a expressão correta.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• (OBJETIVA, Dif.2) O rotor de um gerador tem momento de inércia I = 0,20 kg·m² e gira com velocidade angular ? = 10…
• Um disco metálico que atua como rotor de um gerador tem massa M = 2,0 kg e raio R = 0,20 m. Admitindo I = ½ M R² e…
• Um rotor de turbina eólica tem momento de inércia I = 1,2×10^7 kg·m² e gira a ?0 = 2,0 rad/s. Um gerador acoplado tem…
• Um parque eólico quer suprir uma carga P_load = 10,0 kW por t = 10,0 min quando o vento cessa. Propõe-se um volante de…
• Um volante de inércia sólido (cilindro) tem massa m = 500 kg e raio r = 0,80 m; gira a N = 3000 rpm. Para um cilindro…
• Deseja-se armazenar E = 1,00×105 J em um volante sólido cilíndrico de raio r = 0,50 m girando a 3000 rpm. Para um…

Todas as questões de Avaliação Crítica de Informação Científica