Santa Casa 2018 — questão 69 de Física
Enunciado em texto
A figura representa um trecho de uma instalação residencial onde estão ligados um ferro de passar e uma lavadora de roupas. A resistência elétrica do ferro é e a lavadora tem força contraeletromotriz E’ = 100 V e resistência interna r’ = 4 Ω.
[Esquema: uma fonte de 120 V, à esquerda. No fio de cima, logo depois da fonte, está o fusível F. Em seguida, o circuito se divide em dois ramos em paralelo, cada um com a sua chave: o ferro de passar () e a lavadora de roupas (E’, r’). Os dois ramos voltam pelo fio de baixo até a fonte.]
Para proteger esse trecho do circuito será instalado, na posição indicada na figura, um fusível F escolhido dentre cinco opções diferentes, F₁, F₂, F₃, F₄ e F₅, que suportam, respectivamente, correntes elétricas máximas de 5, 10, 20, 30 e 40 ampères. Para que esses dois aparelhos elétricos possam funcionar simultaneamente, pode-se instalar
(A) qualquer um dos cinco fusíveis disponíveis.
(B) apenas os fusíveis F₂, F₃, F₄ e F₅.
(C) apenas os fusíveis F₄ e F₅.
(D) apenas os fusíveis F₃, F₄ e F₅.
(E) apenas o fusível F₅.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2018, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a corrente que passa pelo fusível com os dois aparelhos ligados, e quais fusíveis aguentam essa corrente.
Passo 1 — os dois aparelhos estão em paralelo, ligados diretamente aos 120 V. Cada um recebe a tensão toda, e o fusível, no fio principal, é atravessado pela soma das correntes.
Passo 2 — o ferro é um resistor. Lei de Ohm:
Passo 3 — a lavadora é um receptor. Ela tem um motor: parte da tensão vira trabalho mecânico (a força contraeletromotriz E’) e o resto “cai” na resistência interna. Equação do receptor:
Passo 4 — a corrente no fusível:
Servem os fusíveis que suportam mais que 15 A: F₃ (20 A), F₄ (30 A) e F₅ (40 A). F₁ (5 A) e F₂ (10 A) queimariam.
⚠️ As armadilhas: tratar a lavadora como um resistor de 4 Ω, esquecendo a força contraeletromotriz: 120/4 = 30 A, e a corrente total iria a 40 A, levando à alternativa E. Ou olhar só para o ferro (10 A) e aceitar o F₂, como na alternativa B: o fusível precisa aguentar os dois aparelhos funcionando juntos.
A ideia em uma frase: num receptor, a corrente é (U − E’)/r’, não U/r’; e o fusível no fio principal leva a soma das correntes dos ramos.
Resposta: alternativa D (apenas F₃, F₄ e F₅).
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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