Uma escola pública substituiu, em uma sala de aula, quatro lâmpadas incandescentes de 60 W por quatro lâmpadas…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Resolver problemas que envolvam a razão entre duas grandezas de espécies diferentes, como velocidade e densidade demográfica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma escola pública substituiu, em uma sala de aula, quatro lâmpadas incandescentes de 60 W por quatro lâmpadas de LED de 9 W. Os dois conjuntos produzem iluminação semelhante e permanecem ligados durante 5 horas por dia, ao longo de 30 dias. Para comparar o consumo, considera-se que a energia elétrica consumida é dada pelo produto da potência total pelo tempo de funcionamento. Com base nos dados apresentados, qual explicação justifica corretamente a diferença de consumo de energia elétrica entre os dois conjuntos de lâmpadas?
- A) As lâmpadas de LED consomem menos energia porque permanecem ligadas durante menos horas por dia que as lâmpadas incandescentes.
- B) As lâmpadas de LED consomem menos energia porque necessariamente funcionam com tensão elétrica menor que a das lâmpadas incandescentes.
- C) As lâmpadas de LED consomem menos energia porque a potência total do conjunto é menor, embora os dois conjuntos funcionem durante o mesmo período.
- D) As lâmpadas de LED consomem menos energia porque a corrente elétrica se divide entre as quatro unidades, reduzindo o consumo total do conjunto.
- E) As lâmpadas de LED consomem menos energia porque uma potência menor exige mais tempo para produzir iluminação semelhante.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Calcule a potência total de cada conjunto. Incandescente: 4 x 60 W = 240 W. LED: 4 x 9 W = 36 W. Passo 2: Calcule a energia consumida por dia, usando energia = potência x tempo. Incandescente: 240 W x 5 h = 1200 Wh = 1,2 kWh por dia. LED: 36 W x 5 h = 180 Wh = 0,18 kWh por dia. Passo 3: Como os dois conjuntos ficam ligados o mesmo tempo (5 horas por dia, durante 30 dias), a diferença de consumo depende apenas da potência total, que é menor no conjunto de LED. Passo 4: Ao longo de 30 dias, o consumo é de 36 kWh para as incandescentes e 5,4 kWh para os LEDs. Passo 5: Por que as outras alternativas estão erradas: A) o tempo de uso é igual nos dois casos, de 5 horas por dia, então não há diferença de horas. B) a tensão de funcionamento não é informada no enunciado e não é o fator que determina o consumo pela fórmula dada. D) o consumo total é a soma das potências de cada lâmpada; a divisão da corrente não reduz o consumo do conjunto. E) uma potência menor não exige mais tempo; a energia depende do produto potência x tempo, e a iluminação semelhante é obtida com menor potência. Conclusão: a alternativa C é a correta e coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Compare potência e tempo de uso.
Alternativa por alternativa
Acredita que o LED fica ligado menos horas por dia, confundindo a troca de lâmpadas com redução do tempo de uso. O enunciado diz que ambos os conjuntos permanecem ligados 5 horas por dia.
Associa lâmpadas LED a uma tensão menor e supõe que tensão menor implica necessariamente menos energia, sem aplicar a fórmula de energia dada no enunciado, que depende de potência e tempo.
O conjunto incandescente tem potência total de 4 × 60 W = 240 W, enquanto o conjunto de LED tem potência total de 4 × 9 W = 36 W. Como ambos funcionam por 5 horas diárias durante 30 dias, o tempo de uso é igual. Assim, pela relação energia = potência × tempo, o conjunto de LED consome menos energia: 36 W × 150 h = 5,4 kWh, contra 240 W × 150 h = 36 kWh do conjunto incandescente.
Aplica a ideia de divisão da corrente entre as lâmpadas para concluir que o conjunto consome menos, confundindo corrente com energia total. Cada lâmpada tem potência própria e o consumo total é a soma dessas potências.
Inverte a relação entre potência e tempo, supondo que uma lâmpada de menor potência precisa ficar mais tempo ligada para iluminar igualmente. Isso mistura o papel da potência e do tempo na fórmula de energia.
Raio-X da questão
Potência e consumo de energia.
Identificar relação
Potência elétrica. · Unidade de energia elétrica.
Consumo de energia elétrica.
Confundir brilho, tensão e potência ou ignorar o tempo de uso.
Consumo consciente de energia.
Raciocínio crítico.
Vida cotidiana
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