UPE 2024 (SSA 3) — questão 23 de Física

Gabarito CEletrodinâmica — potência elétrica no motor de partidaSSA 3 · processo 2024 · 2º dia
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 23 de Física do UPE 2024 (SSA 3)

Enunciado em texto

Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como g=10,0 m/s2g = 10{,}0\ \text{m/s}^2, densidade da água ρ=1,0 g/cm3\rho = 1{,}0\ \text{g/cm}^3, o módulo da carga do elétron como e=1,6×10−19e = 1{,}6 \times 10^{-19} C, massa do próton mp=1,7×10−27m_p = 1{,}7 \times 10^{-27} kg, massa do elétron me=9,1×10−31m_e = 9{,}1 \times 10^{-31} kg, π=3\pi = 3, constante de Planck h=6,6×10−34h = 6{,}6 \times 10^{-34} Js ou 4,14×10−154{,}14 \times 10^{-15} eVs e a velocidade da luz como c=3×108c = 3 \times 10^8 m/s. 1 atm = 10510^5 Pa. 1 atm = 1,0×105 N/m21{,}0 \times 10^5\ \text{N/m}^2, 1 tonelada-força = 10410^4 N.

Leia os dois textos a seguir.

O motor de partida de um automóvel é um motor elétrico minúsculo, mas poderoso, que gira uma engrenagem de partida. Quando você gira a chave, a energia é enviada para o motor de partida, que engata sua marcha de partida com o motor. O motor de arranque, então, "aciona", criando aquele som inconfundível de um motor de carro ligando. Ele usa muita corrente elétrica em um curto período, de modo que o pequeno motor de partida pode girar sobre o motor do veículo, muito maior. Assim que o motor do veículo começar a funcionar, o processo de combustão pode iniciar, e o motor começará a operar por conta própria.

Disponível em: https://www.hansonsubaru.com/service/information/car-starter-system-components.htm#:~:text=The%20starter%20is%20a%20tiny,a%20car%20engine%20starting%20up. Acesso em 07 de agosto de 2023. Adaptado.

Aqui estão os consumos médios aproximados em motores de partida para diferentes motores principais e veículos: um motor de quatro cilindros precisa que o motor de partida consuma entre 100 e 150 amperes para acionar o motor; os motores V6 requerem uma média de 175 amperes para dar partida; os motores de partida em um veículo com motor V8 precisarão consumir uma média de 225 amperes e caminhões grandes e veículos com motores maiores e mais potentes podem ter um motor de partida que consome mais de 1500 amperes.

Disponível em: https://vehiclefreak.com/how-many-amps-does-a-starter-draw/#:~:text=A%20four%2Dcylinder%20engine%20needs,an%20average%20of%20225%20amps. Acesso em 07 de agosto de 2023. Adaptado.

Analisando as informações dos textos, responda: qual é a razão entre a potência média utilizada no motor de partida de um motor de quatro cilindros e um V8, ambos utilizando uma bateria de 12 V?

A) 85%

B) 71%

C) 56%

D) 44%

E) 29%

(Enunciado: SSA 3 — UPE 2024, Sistema Seriado de Avaliação — Universidade de Pernambuco.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade de Pernambuco (UPE).

Resolução comentada

O que a questão pede: a razão entre a potência média do motor de partida de um carro de quatro cilindros e a de um V8, na mesma bateria de 12 V.

Passo 1 — corrente média de cada um. Para o quatro cilindros, o texto dá uma faixa, de 100 a 150 A; a média é o ponto do meio:

i4=100+1502=125 Ai_4 = \frac{100 + 150}{2} = 125\ \text{A}

Para o V8, o texto já dá a média: i8=225i_8 = 225 A.

Passo 2 — potências. Com P=U iP = U\,i e a mesma tensão de 12 V:

P4=12⋅125=1 500 WP_4 = 12 \cdot 125 = 1\,500\ \text{W}

P8=12⋅225=2 700 WP_8 = 12 \cdot 225 = 2\,700\ \text{W}

Passo 3 — razão.

P4P8=1 5002 700=59≈0,56=56%\frac{P_4}{P_8} = \frac{1\,500}{2\,700} = \frac{5}{9} \approx 0{,}56 = 56\%

Atalho: como a tensão é a mesma, a razão das potências é a razão das correntes: 125/225=5/9125/225 = 5/9. Os 12 V nem precisavam entrar na conta.

⚠️ A armadilha: usar o extremo inferior da faixa (100 A) em vez da média: 100/225 ≈ 44%, a alternativa D. A pergunta fala em potência média, e a faixa 100–150 A tem média 125 A.

A ideia em uma frase: com a mesma tensão, a razão das potências (P = U·i) é a razão das correntes: 125 A contra 225 A dá cerca de 56%.

Resposta: alternativa C (56%).

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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