ENEM 2015 — questão 77 de Física
Enunciado em texto
Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h.
[Foto: o carro solar, baixo e achatado, com o topo coberto de painéis, correndo numa estrada.]
Disponível em: www.physics.hku.hk. Acesso em: 3 jun. 2015.
Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de , que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de e rendimento de 30%.
Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de
a) 1,0 s.
b) 4,0 s.
c) 10 s.
d) 33 s.
e) 300 s.
(Enunciado e figura: ENEM 2015, aplicação regular, Caderno 2 – Amarelo — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: quanto tempo a potência útil do painel leva para dar ao carro a energia cinética de 108 km/h.
Passo 1 — a potência útil. Chegam 1 000 W em cada m², sobre 9,0 m², e só 30% vira energia elétrica:
Passo 2 — a energia cinética final. 108 km/h = 108/3,6 = 30 m/s:
Passo 3 — o tempo. Sem resistência do ar, toda a potência útil vira energia cinética:
⚠️ A armadilha: esquecer o rendimento e usar os 9 000 W que chegam ao painel: dá 10 s, a alternativa C. Só 30% da luz vira energia elétrica.
A ideia em uma frase: tempo = energia ÷ potência: a energia é mv²/2 com v em m/s, e a potência é só a parte útil do painel.
Resposta: alternativa D (cerca de 33 s).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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