PUC-PR 2016 — questão 46 de Física

Enunciado em texto
Fibrilação ventricular é um processo de contração desordenada do coração que leva à falta de circulação sanguínea no corpo, chamada parada cardiorrespiratória. O desfibrilador cardíaco é um equipamento que aplica um pulso de corrente elétrica através do coração para restabelecer o ritmo cardíaco. O equipamento é basicamente um circuito de carga e descarga de um capacitor (ou banco de capacitores). Dependendo das características da emergência, o médico controla a energia elétrica armazenada no capacitor dentro de uma faixa de 5 a 360 J. Suponha que o gráfico dado mostra a curva de carga de um capacitor de um desfibrilador. O equipamento é ajustado para carregar o capacitor através de uma diferença de potencial de 4 kV. Qual o nível de energia acumulada no capacitor que o médico ajustou?
[Gráfico: Q (C) × V (kV). Reta que sai da origem e passa por (2; 0,05), (4; 0,10) e (6; 0,15).]
(A) 100 J.
(B) 150 J.
(C) 200 J.
(D) 300 J.
(E) 400 J.
(Enunciado e figura: Vestibular PUCPR 2016 (Verão) — PUCPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: a energia no capacitor carregado com 4 kV.
Passo 1 — a carga em 4 kV. No gráfico, em V = 4 kV a carga é Q = 0,10 C.
Passo 2 — a energia é a área sob a reta. No gráfico Q × V, a energia armazenada é a área do triângulo entre a reta e o eixo V, até a tensão final:
Conferindo: a capacitância é F, e J. Está dentro da faixa de 5 a 360 J.
⚠️ A armadilha: esquecer o 1/2 e fazer J (alternativa E). Durante a carga a tensão cresce de zero até 4 kV; por isso a energia é a área do triângulo, metade do retângulo QV.
A ideia em uma frase: a energia de um capacitor é a área sob a reta Q × V: E = QV/2.
Resposta: alternativa C (200 J).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.