Em uma usina hidrelétrica, a água armazenada em um reservatório elevado é liberada para passar por turbinas…
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 uma usina hidrelétrica, a água armazenada em um reservatório elevado é liberada para passar por turbinas, que geram eletricidade. Ao ser liberada, a água desce uma grande altura antes de atingir as pás da turbina. Após passar por elas, segue para o rio em um nível mais baixo. Considerando o funcionamento descrito, qual forma de energia predomina na água em cada trecho: no reservatório (antes de descer), durante a descida em direção às turbinas e logo após passar pelas turbinas?
- A) A energia potencial gravitacional é predominante em todo o processo, pois a água sempre está sujeita à gravidade.
- B) A energia mecânica total se mantém, pois não há transformação significativa: a água sempre conserva sua energia original.
- C) Predomina energia cinética tanto no reservatório quanto durante e após a descida, pois a água está sempre em movimento.
- D) No reservatório, predomina a energia potencial gravitacional; durante a descida, ocorre transformação de energia potencial gravitacional em energia cinética; após as turbinas, predomina a energia cinética ou parte dissipativa.
- E) Após passar pelas turbinas, a água retém toda a energia original em forma potencial, pois está em um novo nível.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- No reservatório, a água está em repouso ou com velocidade muito baixa e numa altura elevada; por isso, a forma predominante é a energia potencial gravitacional, que depende da massa, da gravidade e da altura.
- Durante a descida, a altura diminui enquanto a velocidade aumenta. A energia potencial gravitacional se transforma em energia cinética, que é a energia associada ao movimento. Como há atrito com as paredes da tubulação e turbulência, parte da energia também se dissipa em forma de calor e som.
- Ao atingir as pás, a água transfere parte de sua energia cinética para a turbina, que gira e aciona o gerador. Logo após as turbinas, a água ainda se move, mantendo predominantemente energia cinética (ou parte dissipativa), e está em nível mais baixo, com menos energia potencial gravitacional do que tinha no reservatório.
- Por que as outras estão erradas:
- A) Está errada porque ignora a transformação de energia: a energia potencial não permanece predominante durante toda a descida, pois ela se converte em cinética.
- B) Está errada porque a energia mecânica não se conserva de forma útil: parte é transferida às turbinas e parte se dissipa, portanto não há conservação de energia útil para a geração.
- C) Está errada porque, no reservatório, a água está em altura elevada e com pouca velocidade, então a energia predominante é potencial, não cinética.
- E) Está errada porque, ao passar pelas turbinas, a água perde energia potencial ao descer e cede energia à turbina, não retendo toda a energia original.
- Conclusão: a alternativa D descreve corretamente a sequência de transformações de energia, em concordância com o gabarito oficial.
💡 Dica: Relacione altura à energia potencial e movimento à energia cinética.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que, por a água estar sempre sujeita à gravidade, a energia potencial gravitacional predomina em todo o processo, sem perceber que ela se converte em cinética durante a queda.
O aluno supõe que a energia mecânica total da água é sempre conservada e que nada muda ao longo do percurso, ignorando a transferência para as turbinas e a dissipação por atrito.
O aluno associa energia cinética à ideia de a água estar sempre em movimento, inclusive no reservatório, onde a água está praticamente parada e elevada.
Por que engana: Afirmar que a energia permanece sempre potencial ou sempre cinética durante todo o processo.
No reservatório, a água está elevada e tem energia potencial gravitacional. Ao descer, essa energia é convertida em cinética. Após passar pelas turbinas, a maior parte da energia útil foi transferida, e a água pode ainda possuir energia cinética ou energia dissipada.
O aluno pensa que, por a água estar em um nível mais baixo após as turbinas, ela conserva toda a energia na forma potencial, confundindo a posição final com a energia que foi efetivamente transferida ao longo do percurso.
Raio-X da questão
Transformação entre energia potencial gravitacional e cinética.
Identificar formas e
Energia potencial gravitacional. · Energia cinética e energia mecânica.
Conservação e dissipação da energia mecânica.
Afirmar que a energia permanece sempre potencial ou sempre cinética durante todo o processo.
Ciência, tecnologia e sociedade
Pensamento crítico
Geração de eletricid
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Cole o enunciado e veja a resolução passo a passo, a alternativa correta e por que as outras estão erradas.
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