Fisica12 vol1[1]

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Fisica12 vol1[1]

  1. 1. Aula no . 12 01. Quando se estabele uma diferença de potencial entre dois pontos do corpo humano, flui através dele uma corrente elétrica entre os pontos citados. A sen- sação de choque e suas consequências são devidas à corrente elétrica que circula através do corpo. Na tabela abaixo, temos alguns danos biológicos cau- sados pela corrente. Corrente elétrica Dano biológico I. II. III. IV. V. Até 10 mA De 10 mA até 20 mA De 20 mA até 100 mA De 100 mA até 3A Acima de 3A Dor e contração muscular Aumento das contra- ções musculares Parada respiratória Fribrilação ventricu- lar que pode ser fatal Parada cardíaca, queimaduras graves Sabendo-se que: Resistência elétrica = ddp intensidade de corrente e considerando que a resistência do corpo em situa- ção normal é da ordem de 1500Ω, em qual das fai- xas acima se enquadra uma pessoa sujeita a uma tensão elétrica de 220V? a) I b) II c) III d) IV e) V 02. As cargas e os tempos de duração das baterias, de 6V, para um certo tipo de telefone celular são dadas na tabela abaixo: CARGA (Ah) TEMPO (MIN) 0,30 40 0,38 50 0,55 70 0,80 110 1,10 150 Sabendo-se que: carga = intensidade de corrente x tempo e que a unidade Coulomb é ampère vezes segundo, determine a quantidade de cargas (em coulombs) fornecida pela bateria de 0,80 Ah. a) 2880 C b) 3000 C c) 4200 C d) 5000 C e) 6000 C 03. Considere os seguintes dados referentes à energia elétrica consumida no Brasil, exclusivamente no que concerne a banhos usando chuveiro elétrico. Potência média do chuveiro 3,0 kW Tempo médio para um banho 10 min Número médio de pessoas por re- sidência 4 Número médio de chuveiros 30 000 000 Custo do kWh R$ 0,20 Admitindo-se um banho por dia para cada pessoa e a existência de um único chuveiro em cada residên- cia, o custo total dos banhos em um mês (30d) é de a) 5 milhões de reais. b) 6 milhões de reais. c) 12 milhões de reais. d) 120 milhões de reais. e) 360 milhões de reais. Dado: Energia = Potência x intervalo de tempo 46 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I
  2. 2. Texto para as questões 04 e 05 O gráfico a seguir ilustra a evolução do consumo de eletricidade no Brasil, em GWh, em quatro setores de consumo, no período de 1975 a 2005. Balanço Energético Nacional. Brasília: MME, 2003 (com adap- tações) 04. A racionalização do uso da eletricidade faz parte dos programas oficiais do governo brasileiro desde 1980. No entanto, houve um período crítico, conhe- cido como “apagão”, que exigiu mudanças de hábi- tos da população brasileira e resultou na maior, mais rápida e significativa economia de energia. De acordo com o gráfico, conclui-se que o “apagão” ocorreu no biênio: a) 1998–1999 b) 1999–2000 c) 2000–2001 d) 2001–2002 e) 2002–2003 05. Observa-se que, de 1975 a 2005, houve aumento quase linear do consumo de energia elétrica. Se essa mesma tendência se mantiver até 2035, o setor energético brasileiro deverá preparar-se para suprir uma demanda total aproximada de: a) 405 GWh b) 445 GWh c) 680 GWh d) 750 GWh e) 775 GWh 06. Na avaliação da eficiência de usinas quanto à produ- ção e aos impactos ambientais, utilizam-se vários critérios, tais como: razão entre produção efetiva anual de energia elétrica e potência instalada ou razão entre potência instalada e área inundada pelo reservatório. No quadro seguinte, esses parâmetros são aplicados às duas maiores hidrelétricas do mundo: Itaipu, no Brasil, e três Gargantas, na China. parâmetros Itaipu Três Gargantas potência instalada 12.600 MW 18.200 MW produção efetiva de energia elétrica 93 bilhões de kWh/ano 84 bilhões de kWh/ano área inundada pelo reservatório 1.400 km2 1.000 km2 Internet: <www.itaipu.gov.br>. Com base nessas informações, avalie as afirmativas que se seguem: I. A energia elétrica gerada anualmente e a capaci- dade nominal máxima de geração da hidrelétrica de Itaipu são maiores que as da hidrelétrica de Três Gargantas. II. Itaipu é mais eficiente que Três Gargantas no uso da potência instalada na produção de energia elé- trica. III. A razão entre potência instalada e área inundada pelo reservatório é mais favorável na hidrelétrica Três Gargantas do que em Itaipu. É correto apenas o que se afirma em a) I b) II c) III d) I e III e) II e III CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I 47
  3. 3. 07. Podemos estimar o consumo de energia elétrica de uma casa considerando as principais fontes desse consumo. Pense na situação em que apenas os aparelhos que constam da tabela abaixo fossem uti- lizados diariamente da mesma forma. Tabela: A tabela fornece a potência e o tempo efe- tivo de uso diário de cada aparelho doméstico. Aparelho Potência (KW) Tempo de uso diário (horas) Ar condicionado 1,5 8 Chuveiro elétrico 3,3 1/3 Freezer 0,2 10 Geladeira 0,35 10 Lâmpada 0,10 6 Supondo que o mês tenha 30 dias e que o custo de 1 KWh é de R$ 0,40, o consumo de energia elétrica mensal dessa casa, é de aproximadamente: Dado: Energia = potência x intervalo de tempo a) R$ 135 b) R$ 165 c) R$ 190 d) R$ 210 e) R$ 230 As questões 8, 9 e 10 referem-se ao esquema abaixo: Na figura abaixo está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade. 08. A eficiência de uma usina, do tipo da representada na figura acima, é da ordem de 0,9, ou seja, 90% da energia da água no início do processo se transforma em energia elétrica. A usina, Ji-Paraná, do Estado de Rondônia, tem potência instalada de 512 Milhões de Watt, e a barragem tem altura de aproximada- mente 120 m. A vazão do rio Ji-Paraná em litros de água por segundo, deve ser da ordem de: Dado: εp = mgh, P = εn t , µágua = 103 kg/m3 e g = 10 m/s2 a) 50 b) 500 c) 5.000 d) 50.000 e) 500.000 48 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I
  4. 4. 09. No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias transformações de energia. Considere duas delas: I. cinética em elétrica II. potencial gravitacional em cinética Analisando o esquema, é possível identificar que elas se encontram, respectivamente, entre: a) I – a água no nível h e a turbina, II – o gerador e a torre de distribuição. b) I – a água no nível h e a turbina, II – a turbina e o gerador. c) I – a turbina e o gerador, II – a turbina e o gerador. d) I – a turbina e o gerador, II – a água no nível h e a turbina. e) I – o gerador e a torre de distribuição, II – a água no nível h e a turbina. 10. Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina: a) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a tem- peratura da turbina. b) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água. c) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento. d) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água. e) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água. CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I 49
  5. 5. Gabarito 01. d R = U i i U R → = i = 220 1500 i = 0,15 A (aproximadamente) i = 150 mA 02. a q = i . t (C) = A . s q = 0,80 Ah q = 0,80 . 3600 q = 2880 C 03. e – Uma residência por mês En = P x t En = 3000 x 10 60 x 4 x 30 = 60.000 wh 1000 = 60 kWh 1 dia – Para 30.000.000 de chuveiros, o custo será: custo = 30.000.000 x 60 . 0,20 = 360.106 reais 106 04. c O gráfico de consumo de energia é crescente até o ano de 2000. Entre 2000 e 2001 há um decréscimo de consumo de energia, determinado pela mudança de hábitos da população. Assim, conclui-se que o apagão ocorreu no biênio 2000-2001. 05. c Acréscimo Em 30 anos (1975-2005) → 305 GWh (375 – 70) Até 2035 será mais 30 anos (+305 GWh) Então, teremos 375 + 305 = 680 GWh 06. e I. Falsa. Energia gerada anualmente em Itaipu = 93 bilhões de kWh. Energia gerada anualmente em Três Gargantas = 84 bilhões de kWh. ∴ Itaipu > Três Gargantas Capacidade nominal de Itaipu = 12 600 MW. Capacidade nominal de Três Gargantas = 18200 MW. ∴ Itaipu < Três Gargantas II. Verdadeira. Eficiência de Itaipu: eI = 93 x 10 12600 x 10 9 6 = 7,38 kWh / kW Eficiência em Três Gargantas: eII = 84 x 10 18200 x 10 9 6 = 4,6 kWh/kW eI > eII IIII. Verdadeira. Potência instalada por área inundada: Itaipu: PI = 12600 1400 = 9 MW/km2 Três Gargantas PII = 18200 1000 = 18,2 MW/km2 PII > PI Logo, II e III são verdadeiras. 07. e En = P x t En=(1,5x8+3,3x 1 3 +0,2x10+0,35x10+0,1x6)x30 1 DIA En = 576 kWh Cálculo do custo: custo = 576 x 0,40 = 230,40 08. e n = P P 512 x 10 P U T 6 T → =09, → PT = 569 x 106 W ∅ PT = En t mgh t .V.g.h t = = µ 569 . 106 = 103 . ∅ . 10 . 120 ∅ ≈ 5.102 m3 /s → 5 . 102 . 103 l/s → 5.105 /s 09. d 10. b 50 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I

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