FUVEST 2005 — questão 63 de Física

Gabarito BEletrodinâmica — aquecedor bivolt: resistores em paralelo (110 V) e em série (220 V)1ª fase · Caderno V
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 63 de Física do FUVEST 2005

Enunciado em texto

Observação: (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por gg. Quando necessário, adote: para gg, o valor 10 m/s210\ \text{m/s}^2; para a massa específica (densidade) da água, o valor 1000 kg/m3=1 g/cm31000\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/cm}^3; para o calor específico da água, o valor 1,0 cal/(g °C)1{,}0\ \text{cal/(g °C)} (1 caloria ≅ 4 joules).

Um aquecedor elétrico é formado por duas resistências elétricas R iguais. Nesse aparelho, é possível escolher entre operar em redes de 110 V (Chaves B fechadas e chave A aberta) ou redes de 220 V (Chave A fechada e chaves B abertas). Chamando as potências dissipadas por esse aquecedor de P(220) e P(110), quando operando, respectivamente, em 220V e 110V, verifica-se que as potências dissipadas, são tais que

[Figura: circuito com uma tomada embaixo e dois resistores R lado a lado. O pino direito da tomada liga-se ao topo do resistor da direita. O pino esquerdo liga-se, pela chave A, ao topo do resistor da esquerda e, pela chave B de baixo, ao ponto onde se juntam as extremidades de baixo dos dois resistores. Uma segunda chave B, no alto, liga o topo do resistor da esquerda ao topo do resistor da direita.]

a) P (220) = 1/2 P (110)

b) P (220) = P (110)

c) P (220) = 3/2 P (110)

d) P (220) = 2 P (110)

e) P (220) = 4 P (110)

(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2005, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.

Resolução comentada

O que a questão pede: comparar a potência do aquecedor ligado em 220 V com a potência ligado em 110 V.

Passo 1 — em 110 V (chaves B fechadas, A aberta). A chave B de cima liga os topos dos dois resistores ao mesmo pino da tomada; a chave B de baixo liga as bases ao outro pino. Os dois resistores ficam em paralelo:

Req=R2R_{eq} = \frac{R}{2}

P110=1102R/2=2×1102RP_{110} = \frac{110^2}{R/2} = \frac{2 \times 110^2}{R}

Passo 2 — em 220 V (chave A fechada, B abertas). A corrente entra pela chave A, desce pelo resistor da esquerda, passa para o da direita pelas bases e sobe até o outro pino. Os resistores ficam em série:

Req=2R  ⇒  P220=22022RR_{eq} = 2R \;\Rightarrow\; P_{220} = \frac{220^2}{2R}

P220=4×11022R=2×1102RP_{220} = \frac{4 \times 110^2}{2R} = \frac{2 \times 110^2}{R}

Passo 3 — comparar: as duas potências são iguais.

Por que isso faz sentido: é a ideia do aparelho bivolt. Dobrar a tensão multiplica a potência por 4, mas passar de paralelo para série multiplica a resistência por 4. Um efeito anula o outro, e o aquecedor esquenta igual nas duas redes.

⚠️ A armadilha: pensar só em P=U2/RP = U^2/R com a mesma resistência e concluir que, com o dobro da tensão, a potência fica 4 vezes maior (alternativa E). A resistência equivalente também muda.

A ideia em uma frase: paralelo em 110 V e série em 220 V: tensão dobrada e resistência quadruplicada dão a mesma potência.

Resposta: alternativa B (P(220) = P(110)).

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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