Um carrinho de massa m = 50 kg desce verticalmente h = 8,0 m. O gerador acoplado fornece E_out = 2,8 kJ de…
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
Um carrinho de massa m = 50 kg desce verticalmente h = 8,0 m. O gerador acoplado fornece E_out = 2,8 kJ de energia elétrica. Usando g = 10 m/s², calcule a eficiência ? = E_out / E_in × 100%, onde E_in = m·g·h.
- A) 70%
- B) ? = 90%, pois a massa não altera a eficiência.
- C) ? = 60%, pois sempre utilizamos um fator de segurança no cálculo.
- D) ? = 80%, pois a eficiência é sempre maior que 70%.
- E) ? = 40%, pois uma energia elétrica sempre perde metade da energia.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a energia de entrada: E_in = m·g·h = 50 × 10 × 8,0 = 4000 J, ou seja, 4,0 kJ. Passo 2: A energia de saída informada é E_out = 2,8 kJ, que deve ser usada na mesma unidade: 2,8 kJ = 2800 J. Passo 3: Calcule a eficiência: eficiência = E_out / E_in × 100% = 2800 / 4000 × 100% = 0,70 × 100% = 70%. Passo 4: Compare com o gabarito oficial, que é a alternativa A (70%). Eu cheguei ao mesmo resultado, sem divergência. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A alternativa B afirma 90%, mas o cálculo com os dados dados resulta em 70%, e a massa influencia E_in, portanto altera o valor. A alternativa C afirma 60%, valor que não corresponde à razão 2,8/4,0, e não existe um fator de segurança embutido no cálculo. A alternativa D afirma 80%, que também não corresponde à razão obtida, e a afirmação de que a eficiência é sempre maior que 70% não tem base. A alternativa E afirma 40%, mas a razão entre as energias é 70%, e não há regra de que a energia elétrica perca metade da energia.
💡 Dica: Calcule E_in antes de determinar a eficiência.
Alternativa por alternativa
E_in = m·g·h = 50 kg·10 m/s²·8,0 m = 4000 J. ? = 2800 J / 4000 J = 0,70 ? 70%.
O aluno acredita que a eficiência é uma característica fixa do gerador, independente da massa e da altura, e por isso não faz o cálculo com os dados do enunciado.
Por que engana: Confundir a relação entre energia de entrada e saída, subestimando a energia potencial convertida em energia elétrica.
O aluno supõe que existe um fator de segurança que reduz o valor da eficiência, uma regra inventada que não aparece no enunciado nem na definição de eficiência.
O aluno generaliza que a eficiência de qualquer dispositivo é sempre maior que 70%, sem calcular a razão entre E_out e E_in com os dados fornecidos.
O aluno aplica a intuição de que a energia elétrica sempre perde metade da energia, uma crença do senso comum que não tem respaldo no cálculo nem no conhecimento escolar sobre eficiência.
Raio-X da questão
eficiência energética
avaliacao
cálculo de eficiência · energia potencial gravitacional
Revisar o cálculo de eficiência em sistemas de energia.
Confundir a relação entre energia de entrada e saída, subestimando a energia potencial convertida em energia elétrica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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