— Como medir a força do vento com materiais simples? perguntou a orientadora de ciências ao grupo de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
— Como medir a força do vento com materiais simples? perguntou a orientadora de ciências ao grupo de estudantes. Eles construíram um anemômetro de copos, cuja área de projeção perpendicular ao vento é 0,5 m2. Durante um minuto, observaram 300 rotações completas. Com base em testes prévios, cada rotação indica que o ar percorreu 2,0 m em relação ao anemômetro. A densidade do ar nessa condição foi estimada em 1,2 kg/m3. Considere as informações do texto e os conceitos de energia cinética de fluidos. Qual é a potência transportada pelo vento que atravessa a área do anemômetro?
- A) 600 W
- B) 75 W
- C) 300 W
- D) 150 W
- E) 381 W
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Calcule a velocidade do vento. Cada rotação corresponde a 2,0 m de ar que passa pelo anemômetro. Em 1 minuto (60 s) houve 300 rotações, ou seja, 300 x 2,0 = 600 m de ar. Logo, v = 600 m / 60 s = 10 m/s.
- Calcule a massa de ar que atravessa a área por segundo (vazão mássica). A área é A = 0,5 m2 e a densidade é rho = 1,2 kg/m3. Então, dm/dt = rho x A x v = 1,2 x 0,5 x 10 = 6 kg/s.
- Calcule a potência como a energia cinética transportada por segundo. A energia cinética de cada quilograma é (1/2) x v^2. Assim, P = (1/2) x (dm/dt) x v^2 = 0,5 x 6 x 10^2 = 0,5 x 6 x 100 = 300 W.
- Conclusão. A alternativa correta é a C (300 W), que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (600 W) esquece o fator 1/2 da energia cinética. B (75 W) usa uma velocidade de 5 m/s, metade da correta. D (150 W) aplica o fator 1/2 duas vezes. E (381 W) não corresponde a nenhum cálculo consistente com os dados e provavelmente resulta de erro numérico ou de arredondamento intermediário.
💡 Dica: Calcule a velocidade do vento e use a fórmula da potência do vento com energia cinética.
Alternativa por alternativa
Calculou a energia cinética sem o fator 1/2, usando m v^2 em vez de (1/2) m v^2. Assim, dobrou o resultado correto.
Obteve uma velocidade de 5 m/s, metade da real, provavelmente por ler mal os 2,0 m por rotação ou por dividir a distância pela metade sem motivo. Com v = 5 m/s, a potência cai para 75 W.
Por que engana: Confundir a distância percorrida com velocidade ou esquecer de converter unidades de tempo.
v=300×2,0/60=10 m/s; P=½×1,2×0,5×10^3˜300 W.
Aplicou o fator 1/2 duas vezes, dividindo a potência de 300 W por 2 novamente. Ele sabe a fórmula, mas repete uma etapa do cálculo.
Chegou a um valor que não resulta de nenhuma relação consistente com os dados, o que sugere erro de cálculo, de arredondamento intermediário ou de uso indevido de uma constante. Não é possível identificar um raciocínio conceitual específico por trás deste valor.
Raio-X da questão
potência do vento, energia cinética
avaliacao
energia cinética de fluidos · potência e trabalho
estude energia cinética de fluidos e cálculo de potência
Confundir a distância percorrida com velocidade ou esquecer de converter unidades de tempo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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