Simulado FUVEST 2027 (2ª edição) — questão 22 de Física

Gabarito DEletrodinâmica — carga, corrente e potênciaSimulado 2ª ed. · Caderno S1
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 22 de Física do Simulado FUVEST 2027 (2ª edição)

Enunciado em texto

Protótipo da bateria de nióbio desenvolvida por grupo da USP. Recentemente, pesquisadores da USP desenvolveram uma bateria funcional baseada em nióbio, superando desafios tecnológicos e obtendo um dispositivo recarregável capaz de fornecer uma tensão constante de 3 V, compatível com aplicações eletrônicas comuns.

Considere que uma bateria de nióbio com capacidade nominal de 1,8 A.h é utilizada para alimentar um dispositivo elétrico operando com potência constante e que, após 30 minutos de uso, essa bateria ficou completamente descarregada. Nessas condições, sabendo que a capacidade nominal refere-se à quantidade de carga total armazenada pela bateria, qual foi a potência consumida pelo dispositivo?

(A) 3,6 W

(B) 7,2 W

(C) 9,0 W

(D) 10,8 W

(E) 12 W

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: a potência do aparelho, sabendo que a bateria de 3 V3\ \text{V} e 1,8 A⋅h1{,}8\ \text{A}\cdot\text{h} zerou em 30 minutos.

Passo 1 — entender a unidade. A⋅h\text{A}\cdot\text{h} é carga: corrente vezes tempo. Uma bateria de 1,8 A⋅h1{,}8\ \text{A}\cdot\text{h} entrega 1,8 A1{,}8\ \text{A} durante 1 h1\ \text{h}, ou 3,6 A3{,}6\ \text{A} durante meia hora, e assim por diante.

Passo 2 — a corrente. Toda a carga saiu em 30 min=0,5 h30\ \text{min}=0{,}5\ \text{h}:

i=QΔt=1,8 A⋅h0,5 h=3,6 Ai=\dfrac{Q}{\Delta t}=\dfrac{1{,}8\ \text{A}\cdot\text{h}}{0{,}5\ \text{h}}=3{,}6\ \text{A}

Passo 3 — a potência. Com tensão constante de 3 V3\ \text{V}:

P=U i=3×3,6=10,8 WP=U\,i=3\times3{,}6=10{,}8\ \text{W}

Confira por outro caminho: a energia total é E=Q U=1,8×3600 C×3 V=19 440 JE=Q\,U=1{,}8\times3600\ \text{C}\times3\ \text{V}=19\,440\ \text{J}. Dividindo por 1800 s1800\ \text{s}: P=10,8 WP=10{,}8\ \text{W}. Bate.

Resposta: alternativa D.

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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