Insper 2020 (Engenharias) — questão 9 de Física

Gabarito BEletrodinâmica — potência elétrica e área de painel fotovoltaicoProcesso Seletivo 1º semestre · Engenharias · Caderno 2 (Ciências da Natureza), versão 1
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 9 de Física do Insper 2020 (Engenharias)

Enunciado em texto

A administração de uma cidade pretende instalar pontos para recarga de baterias de celulares nas praças da cidade, utilizando painéis fotovoltaicos, que transformam energia solar em energia elétrica. Considerando que a incidência média da radiação solar no local seja de 1 000 W/m21\,000\ \text{W/m}^2, que o painel transforma 15% da energia solar incidente em energia elétrica, que os carregadores, em média, funcionam com diferença de potencial de 120 V e corrente elétrica de intensidade 0,05 A e que se pretende instalar 10 tomadas em cada ponto de recarga, a área mínima que o painel fotovoltaico deve ter é de

(A) 0,80 m20{,}80\ \text{m}^2.

(B) 0,40 m20{,}40\ \text{m}^2.

(C) 1,20 m21{,}20\ \text{m}^2.

(D) 0,06 m20{,}06\ \text{m}^2.

(E) 0,56 m20{,}56\ \text{m}^2.

(Enunciado: Vestibular Insper 2020 (1º semestre, Engenharias) — Insper.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Insper Instituto de Ensino e Pesquisa.

Resolução comentada

O que a questão pede: a área de painel que fornece potência elétrica suficiente para as 10 tomadas ao mesmo tempo.

Passo 1 — a potência elétrica necessária. Cada carregador consome P = U·i; são 10:

P1=120×0,05=6 WP_1 = 120 \times 0{,}05 = 6\ \text{W}

Pel=10×6=60 WP_{\text{el}} = 10 \times 6 = 60\ \text{W}

Passo 2 — a potência solar que precisa chegar ao painel. Só 15% vira eletricidade:

0,15 Psolar=600{,}15\,P_{\text{solar}} = 60

Psolar=400 WP_{\text{solar}} = 400\ \text{W}

Passo 3 — a área. Cada metro quadrado recebe 1 000 W:

A=4001 000=0,40 m2A = \frac{400}{1\,000} = 0{,}40\ \text{m}^2

⚠️ A armadilha: esquecer o rendimento e dividir 60 W direto por 1 000 W/m², o que dá 0,06 m² (alternativa D). Esse painel só forneceria 15% do necessário.

A ideia em uma frase: a potência útil é o rendimento vezes a potência recebida, e a potência recebida é intensidade vezes área.

Resposta: alternativa B (0,40 m20{,}40\ \text{m}^2).

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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