— A energia das frenagens tornará dispensável a recarga na garagem — afirmou um vereador durante a audiência…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e debater situações controversas sobre a aplicação de conhecimentos da área de Ciências da Natureza (tais como tecnologias do DNA, tratamentos com células-tronco, neurotecnologias, produção de tecnologias de defesa, estratégias de controle de pragas, entre outros), com base em argumentos consistentes, legais, éticos e responsáveis, distinguindo diferentes pontos de vista.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
— A energia das frenagens tornará dispensável a recarga na garagem — afirmou um vereador durante a audiência sobre a compra de ônibus elétricos. Para avaliar a proposta, o setor técnico informou que cada veículo, com massa total de 12 000 kg, reduz sua velocidade de 15 m/s (54 km/h) até parar 20 vezes por turno. A energia cinética em cada frenagem é dada por E_c = m v^2/2. O sistema recupera 60% dessa energia para a bateria. Em um turno, o ônibus consome 540 MJ de energia, equivalentes a 150 kWh, e sua bateria tem capacidade útil de 648 MJ. Para os cálculos, considere 1 kWh = 3,6 MJ. Analise os dados apresentados e identifique o argumento fisicamente consistente para orientar o debate sobre a recarga dos ônibus.
- A) Sustenta que a recuperação fornece 16,2 MJ por turno, tornando dispensável a recarga externa.
- B) Sustenta que a recuperação fornece 16,2 MJ por turno, reduzindo, mas não eliminando, a recarga externa.
- C) Sustenta que a recuperação fornece 648 MJ por turno, igualando a capacidade útil da bateria à energia recuperada.
- D) Sustenta que a recuperação fornece 32,4 MJ por turno, aplicando E_c = m v^2 em cada frenagem.
- E) Sustenta que a recuperação fornece 27,0 MJ por turno, dispensando a consideração da eficiência do sistema.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Calcule a energia cinética em cada frenagem. Com m = 12 000 kg e v = 15 m/s, E_c = m v^2 / 2 = 12 000 x 225 / 2 = 1 350 000 J, ou seja, 1,35 MJ.
- Calcule a energia cinética total em um turno. São 20 frenagens, logo 20 x 1,35 = 27 MJ.
- Aplique a eficiência de recuperação. O sistema devolve 60% dessa energia à bateria: 0,60 x 27 = 16,2 MJ por turno.
- Compare com o consumo. O ônibus consome 540 MJ por turno. A recuperação de 16,2 MJ corresponde a cerca de 3% desse consumo (16,2 / 540 = 0,03).
- Conclua. A recuperação reduz a necessidade de recarga externa, mas não a elimina. A alternativa B é a única fisicamente consistente com os dados. A alternativa A está errada porque conclui que a recarga é dispensável, o que os números não sustentam. A alternativa C está errada porque 648 MJ é a capacidade útil da bateria, não a energia recuperada. A alternativa D está errada porque usa E_c = m v^2 sem dividir por 2, o que dobra o resultado. A alternativa E está errada porque ignora a eficiência de 60%. O gabarito oficial B está correto.
💡 Dica: Calcule a energia recuperada em cada frenagem e compare com o consumo total do ônibus.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente os 16,2 MJ, mas não compara essa energia com os 540 MJ consumidos por turno. Conclui que a recuperação basta para dispensar a recarga, sem verificar a proporção (cerca de 3%).
Cada frenagem envolve 1,35 MJ. Em 20 frenagens, a recuperação de 60% totaliza 16,2 MJ, valor muito menor que os 540 MJ consumidos no turno.
O aluno confunde a capacidade útil da bateria (648 MJ) com a energia recuperada nas frenagens. Trata um dado de capacidade como se fosse o resultado do cálculo de energia recuperada.
O aluno usa E_c = m v^2, sem o fator 1/2, o que dobra a energia por frenagem para 2,7 MJ. Depois aplica os 60% e chega a 32,4 MJ, erro de fórmula que se propaga para o resultado final.
O aluno calcula corretamente a energia cinética total de 27 MJ por turno, mas esquece de aplicar a eficiência de 60% do sistema de recuperação. Trata toda a energia cinética como recuperável.
Raio-X da questão
energia cinética e recuperação
avaliacao
energia cinética · conversão de energia
estude energia cinética e eficiência energética
Confundir energia total consumida com energia recuperada nas frenagens, subestimando a necessidade de recarga.
pensamento_critico
cotidiano
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