Em uma escola rural, foi montado um protótipo de geração de eletricidade usando a queda controlada de água. Um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma escola rural, foi montado um protótipo de geração de eletricidade usando a queda controlada de água. Um reservatório libera 200 kg de água de uma altura de 5 m. Considere g = 10 m/s^2 e que o sistema converte em eletricidade 70% da energia potencial gravitacional perdida pela água. Considerando os dados do protótipo, qual é a energia elétrica gerada quando toda a água do reservatório realiza essa queda?
- A) A energia elétrica gerada será de 3,0 kJ.
- B) A energia elétrica gerada será de 7,0 kJ.
- C) A energia elétrica gerada será de 10,0 kJ.
- D) A energia elétrica gerada será de 70,0 kJ.
- E) A energia elétrica gerada será de 1,0 kJ.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa é m = 200 kg, a altura é h = 5 m e g = 10 m/s^2. A conversão em eletricidade é de 70%, ou seja, 0,70 da energia potencial perdida.
- Calcule a energia potencial gravitacional perdida pela água, Epg = m x g x h = 200 x 10 x 5 = 10000 J, que equivale a 10 kJ.
- Calcule a parcela convertida em eletricidade: 70% de 10000 J = 0,70 x 10000 = 7000 J, ou seja, 7,0 kJ.
- Conclusão: a energia elétrica gerada é de 7,0 kJ, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A (3,0 kJ) usa 30% em vez de 70%; C (10,0 kJ) esquece o fator de conversão e considera toda a energia potencial; D (70,0 kJ) usa 70 como fator multiplicativo em vez de 0,70, o que multiplica o resultado por 100; E (1,0 kJ) corresponde a aplicar apenas 10% sobre a energia potencial, em vez de 70%.
💡 Dica: calcular energia potencial, aplicar eficiência, converter para kilojoule
Alternativa por alternativa
O aluno calculou corretamente a energia potencial de 10 kJ, mas aplicou o percentual complementar (30%) em vez de 70%, provavelmente por confundir a parcela convertida com a parcela perdida.
A energia potencial gravitacional perdida é mgh = 200 x 10 x 5 = 10.000 J. Como apenas 70% é convertida em eletricidade, a energia gerada é 7.000 J, ou 7,0 kJ.
O aluno calculou a energia potencial gravitacional de 10 kJ e não aplicou o rendimento de 70%, tratando toda a energia como convertida em eletricidade.
Por que engana: calcular só energia potencial sem aplicar a eficiência
O aluno usou 70 como fator multiplicativo em vez de 0,70 (ou seja, 70% como se fosse 70 inteiro), o que multiplicou o resultado por 100.
O aluno aplicou 10% sobre a energia potencial de 10 kJ, confundindo o percentual de 70% com outro valor, ou errou no deslocamento da vírgula decimal.
Raio-X da questão
energia potencial gravitacional e eficiência energética
calcular energia úti
cálculo de energia potencial (mgh) · noção de percentual e conversão de unidades
conversão entre unidades de energia
calcular só energia potencial sem aplicar a eficiência
sustentabilidade e uso eficiente de recursos
persistência para cálculos numéricos
situação cotidiana a
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