UNICAMP 2016 — questão 57 de Física
Enunciado em texto
Muitos dispositivos de aquecimento usados em nosso cotidiano usam resistores elétricos como fonte de calor. Um exemplo é o chuveiro elétrico, em que é possível escolher entre diferentes opções de potência usadas no aquecimento da água, por exemplo, morno (M), quente (Q) e muito quente (MQ). Considere um chuveiro que usa a associação de três resistores, iguais entre si, para oferecer essas três opções de temperatura. A escolha é feita por uma chave que liga a rede elétrica entre o ponto indicado pela letra N e um outro ponto indicado por M, Q ou MQ, de acordo com a opção de temperatura desejada. O esquema que representa corretamente o circuito equivalente do chuveiro é
a) [Esquema: três resistores iguais em série, em linha reta. Da esquerda para a direita, os pontos são N, MQ, Q e M: há um resistor entre N e MQ, outro entre MQ e Q, e outro entre Q e M.]
b) [Esquema: três resistores iguais em série, em linha reta. Da esquerda para a direita, os pontos são N, M, Q e MQ: há um resistor entre N e M, outro entre M e Q, e outro entre Q e MQ.]
c) [Esquema: três resistores iguais ligados a um nó central, chamado MQ. Um resistor vai de N até MQ; do nó MQ saem outros dois resistores, um até o ponto Q (para cima) e outro até o ponto M (para baixo).]
d) [Esquema: três resistores iguais ligados a um nó central, chamado N. Um resistor vai de MQ até N; do nó N saem outros dois resistores, um até o ponto Q (para cima) e outro até o ponto M (para baixo).]
(Enunciado e figura: Vestibular Unicamp 2016, 1ª fase — Comvest/Unicamp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o esquema em que M dá a menor potência, Q uma intermediária e MQ a maior.
Passo 1 — o que fica fixo é a tensão. O chuveiro é ligado na rede, que tem tensão U constante. Nesse caso, a potência dissipada é:
Com U fixo, menor resistência dá maior potência. Então precisamos de: muito quente (MQ) com a menor resistência, morno (M) com a maior.
Passo 2 — conferir o esquema (A). Chamando de R cada resistor, a resistência entre N e cada ponto é:
• N–MQ: um resistor, R → maior potência → muito quente;
• N–Q: dois resistores em série, 2R → potência intermediária → quente;
• N–M: três resistores em série, 3R → menor potência → morno.
Ele bate com as três opções.
Por que não as outras: (B) inverte a ordem: N–M tem só R e daria a maior potência, logo o “morno” seria o mais quente. Em (C), N–Q e N–M passam ambos por dois resistores (2R), então quente e morno dariam a mesma potência. Em (D), os três pontos ficam a um resistor de N: as três opções dariam a mesma potência.
⚠️ A armadilha: usar e concluir que mais resistência esquenta mais, o que leva à (B). Essa fórmula engana aqui porque a corrente não é fixa: se R dobra, a corrente cai à metade, cai a um quarto, e o produto cai à metade. O que é fixo é a tensão da rede, e por isso a fórmula útil é .
A ideia em uma frase: ligado na tensão fixa da rede, quanto menor a resistência, maior a potência: o muito quente usa o menor trecho de resistor.
Resposta: alternativa A.
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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