PUC Minas 2015 (2º semestre, Medicina) — questão 60 de Física

Enunciado em texto
AS QUESTÕES 59 E 60 SE REFEREM AO TEXTO ABAIXO
A ERA DA ELETRICIDADE
A descoberta da possibilidade de se transformar a energia mecânica em elétrica abriu enormes perspectivas para a utilização da eletricidade que viria produzir grandes transformações na sociedade. Embora úteis para o funcionamento de pequenos aparelhos, as pilhas e baterias que fornecem energia elétrica a partir de reações químicas não se mostram economicamente viáveis para abastecer uma cidade, mesmo de pequeno porte. Em 1873 um exemplo de acaso feliz ocorreu durante a exposição de Viena. Um técnico ligou dois geradores de forma errada e fez com que um funcionasse como gerador e outro como motor. Na própria exposição improvisou-se uma queda de água com uma turbina capaz de acionar um gerador e fazer o outro funcionar como motor. Sete anos mais tarde, em 1880, construiu-se nos Estados Unidos, nas Cataratas do Niágara, a primeira usina hidrelétrica de grande porte do mundo.
Considerando uma queda de água que tenha uma vazão de Kg a cada segundo, assinale a altura da queda necessária para se gerar uma energia de J a cada segundo.
(A) 150 m
(B) 100 m
(C) 20 m
(D) 10 m
Dado: g =
(Enunciado: Vestibular PUC Minas 2015 (2º semestre), Medicina — PUC Minas.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (PUC Minas).
Resolução comentada
O que a questão pede: a altura de queda para que 2 × 10⁶ kg de água por segundo forneçam 2,0 × 10⁸ J por segundo.
Passo 1 — energia de cada segundo. A cada segundo, uma massa m = 2 × 10⁶ kg de água desce uma altura h e perde energia potencial mgh. Supondo que toda essa energia seja aproveitada:
Passo 2 — a conta.
⚠️ A armadilha: esquecer o g e dividir só pela massa: 2,0 × 10⁸ ÷ 2 × 10⁶ = 100, o que leva a “100 m” (alternativa B). Energia potencial é mgh: a massa precisa ser multiplicada pela gravidade.
A ideia em uma frase: numa queda d’água, a potência é a vazão em massa vezes g vezes a altura: P = (m/Δt)·g·h.
Resposta: alternativa D (10 m).
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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