CA2 Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em

POR COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

CA 2 – Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos.

H5 - Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano. OBJETO DO CONHECIMENTO: Potência Elétrica

1. (ENEM 2009 - prova anulada) Os motores elétricos são dispositivos com diversas aplicações, dentre elas, destacam-se aquelas que proporcionam conforto e praticidade para as pessoas. É inegável a preferência pelo uso de elevadores quando o objetivo é o transporte de pessoas pelos andares de prédios elevados. Nesse caso, um dimensionamento preciso da potência dos motores utilizados nos elevadores é muito importante e deve levar em consideração fatores como economia de energia e segurança.Considere que um elevador de 800 kg, quando lotado com oito pessoas ou 600 kg, precisa ser projetado. Para tanto, alguns parâmetros deverão ser dimensionados. O motor será ligado à rede elétrica que fornece 220 volts de tensão. O elevador deve subir 10 andares, em torno de 30 metros, a uma velocidade constante de 4 metros por segundo. Para fazer uma estimativa simples da potência necessária e da corrente que deve ser fornecida ao motor do elevador para ele operar com lotação máxima, considere que a tensão seja continua, que a aceleração da gravidade vale 10 m/s2 _{e que o} atrito pode ser desprezado. Nesse caso, para um elevador lotado, a potência média de saída do motor do elevador e a corrente elétrica máxima que passa no motor serão respectivamente de

a) 24 kW e 109A. b) 32 kW e 145 A. c) 56 kW e 255 A. d) 180 kW e 818 A. e) 240 kW e 1090 A. SOLUÇÃO:

P = (mE + mC) x g x v = 1400 x 10 x 4 = 56 x 103 = 56 kW.

No estudo da eletricidade, por sua vez, a potência elétrica pode ser dada por: P = V x i

_→



RESPOSTA (C) CA2 – Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos.

H6 - Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou utilização de aparelhos, ou sistemas tecnológicos de uso comum.

OBJETO DO CONHECIMENTO: Potência Elétrica

2. (ENEM 2010) Observe a tabela seguinte. Ela traz especificações técnicas constantes no manual de instruções fornecido pelo fabricante de uma torneira elétrica.

Disponível em: http://www.cardal.com.br/manualprod/Manuais/Torneira%20Suprema/-Manual_Torneira_Suprema_roo.pdf

Considerando que o modelo de maior potência da versão 220 V da torneira suprema foi inadvertidamente conectada a uma rede com tensão nominal de 127 V, e que o aparelho está configurado para trabalhar em sua máxima potência. Qual o valor aproximado da potência ao ligar a torneira? a) 1.830 W b) 2.800 W c) 3.200 W d) 4.030 W e) 5.500 W

SOLUÇÃO: A potência máxima da torneira vale 5500 W para a tensão aplicada de 220V. A resistência elétrica da torneira será:

P = U2_/R

_→

_→

Ligando-se essa torneira numa tensão de 127V, o novo valor da potência máxima será:

P´= (127)2 _{/ 8,8 → P’ = 1832,8 W.} RESPOSTA (A) OBJETO DO CONHECIMENTO: Energia Elétrica

3. (ENEM 2010) A energia elétrica consumida nas residências é medida, em quilowatt-hora, por meio de um relógio medidor de consumo. Nesse relógio, da direita para esquerda, tem-se o ponteiro da unidade, da dezena, da centena e do milhar. Se um ponteiro estiver entre dois números, considera-se o último número ultrapassado pelo ponteiro. Suponha que as medidas indicadas nos esquemas

seguintes tenham sido feitas em uma cidade em que o preço do quilowatt-hora fosse de R$ 0,20.

O valor a ser pago pelo consumo de energia elétrica registrado seria de a) R$ 41,80. b) R$ 42.00. c) R$ 43.00. d) R$ 43,80. e) R$ 44,00.

SOLUÇÃO:As leituras da marcação feita pelo relógio, acerca do consumo de energia elétrica , são: Leitura atual: 2783 kWh

Leitura anterior: 2563 kWh

Desta maneira o consumo ( E ) de energia elétrica, nessa residência, durante esse mês foi: E = 2783 – 2563  E = 220 kWh

O custo (C) dessa energia no mês será dado por: C = E x 0,20  C = 220 x 0,20  C = R$ 44,00

RESPOSTA (E) OBJETO DO CONHECIMENTO: Energia Elétrica

4. (UFAM 2011) Empolgado com a chegada da TV digital em Manaus em setembro de 2010, certo consumidor resolveu comprar uma TV de LCD de 32 polegadas. Primeiro, consultou algumas lojas para escolha da marca/modelo e, antes de decidir entre dois modelos, lembrou-se da notícia que havia lido sobre o fato da Eletrobrás ter ampliado a gama de produtos certificados com o Selo PROCEL (

Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica), incluindo a TV de LCD, que teve certificados 129 modelos de sete fabricantes.

Através da internet, conseguiu baixar a tabela em setembro deste ano, verificando o consumo de energia de dois aparelhos um de 95W e de outro de 200W. Supondo que o aparelho de TV seja utilizado 8 horas por dia, quanto economizará mensalmente se optar por comprar a TV de LCD com o menor consumo de energia? Considere que o custo do kWh consumido seja de R$ 0,50.

a) R$ 105,00 b) R$ 38,00 c) R$ 25,20 d) R$ 22,80 e) R$ 12,60

SOLUÇÃO: A economia de energia elétrica (E) se deve a diferença de potência elétrica entre os dois aparelhos.

A diferença de energia (U) será: ΔU = ΔP x t  ΔU = (200-95) x 8 x 30 / 1000  ΔU = 25,2 kWh . A economia será : E = ΔU x 0,50  E = 25,2 x 0,50  E = R$ 12,60

RESPOSTA (E) OBJETO DO CONHECIMENTO: Efeito Joule

5. (ENEM-2009) O manual de instruções de um aparelho de ar-condicionado apresenta a seguinte tabela, com dados técnicos para diversos modelos:

Considere-se que um auditório possua capacidade para 40 pessoas, cada uma produzindo uma quantidade média de calor, e que praticamente todo o calor que flui para fora do auditório o faz por meio dos aparelhos de ar-condicionado. Nessa situação, entre as informações listadas, aquelas essenciais para se determinar quantos e/ou quais aparelhos de ar-condicionado são precisos para

manter, com lotação máxima, a temperatura interna do auditório agradável e constante, bem como determinar a espessura da fiação do circuito elétrico para a ligação desses aparelhos, são

a) vazão de ar e potência.

b) vazão de ar e corrente elétrica — ciclo frio. c) eficiência energética e potência.

d) capacidade de refrigeração e frequência.

e) capacidade de refrigeração e corrente elétrica — ciclo frio

SOLUÇÃO: Nesta questão pode-se descartar da análise, de imediato, a eficiência energética e a freqüência pois são constantes. Como a respiração das pessoas é uniforme a vazão de ar não gerará influências.

Assim para manter, com lotação máxima, a temperatura interna do auditório agradável e constante, é necessário saber a capacidade de refrigeração dos aparelhos e para determinar a espessura da fiação do circuito elétrico para a ligação desses aparelhos, é necessário conhecer a corrente elétrica nos fios, durante o ciclo frio. Quanto maior for a corrente, maior será a espessura da fiação do circuito elétrico. RESPOSTA (E) CA 3 – Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivos e sociais e a instrumentos ou ações científico-tecnológicos.

H8 – Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos.

OBJETO DO CONHECIMENTO: Energia, transformações de energia.

6. (FGV 2011-Adaptada) Em festas de aniversário, um dispositivo bastante simples arremessa confetes. A engenhoca é constituída essencialmente por um tubo de papelão e uma mola helicoidal comprimida. No interior do tubo estão acondicionados os confetes. Uma pequena torção na base plástica do tubo destrava a mola que, em seu processo de relaxamento, empurra, por 20 cm, os confetes para fora do dispositivo.

Ao serem lançados com o tubo na posição vertical, os confetes atingem no máximo 4 metros de altura, 20% do que conseguiriam se não houvesse a resistência do ar.

Durante o arremesso dos confetes observa-se na sequência as principais transformações de energia: A) potencial elástica – cinética – potencial gravitacional

B) cinética – potencial gravitacional – potencial elástica C) potencial gravitacional – cinética – potencial elástica D) potencial gravitacional – potencial elástica - cinética E) potencial elástica – potencial gravitacional - cinética

SOLUÇÃO: O dispositivo da figura transforma energia potencial elástica em energia cinética, que é transformada em energia potencial gravitacional. Parte da energia potencial inicial é dissipada devido à resistência do ar. RESPOSTA (A)

7. As usinas nucleares funcionam a partir da grande quantidade de calor liberada pelas reações nucleares. O calor é absorvido por um circuito de água primário, do tipo ciclo fechado. Esse circuito fica em contato com outro, o circuito secundário, que, por sua vez, produz vapor de água a alta pressão, para fazer girar uma turbina capaz de acionar um gerador elétrico, conforme mostra, esquematicamente, a figura a seguir.

Com base nas informações anteriores, a sequência correta das principais formas de energia envolvidas nesse processo é:

a) energia nuclear, energia mecânica, energia potencial e energia elétrica. b) energia nuclear, energia mecânica, energia térmica e energia elétrica. c) energia térmica, energia potencial, energia mecânica e energia elétrica. d) energia nuclear, energia térmica, energia mecânica e energia elétrica. e) energia térmica, energia nuclear, energia mecânica e energia elétrica.

SOLUÇÃO: No reator, devido às reações, tem-se a energia nuclear. A água recebe à energia térmica proveniente das reações produzindo o vapor d´água. A alta pressão do vapor faz girar a turbina (energia mecânica) que aciona o gerador elétrico produzindo assim energia elétrica.

RESPOSTA (D) 8. (ENEM-98)

Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina: A) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina.

B) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água.

C) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento. D) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água.

E) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água.

SOLUÇÃO: O esquema mostrado é de uma usina hidrelétrica, convertendo energia cinética da água em energia elétrica.

RESPOSTA (B) 9. (ENEM-98) No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias transformações de energia.

Considere duas delas:

Analisando o esquema, é possível identificar que elas se encontram, respectivamente, entre: A) I - a água no nível h e a turbina, II - o gerador e a torre de distribuição. B) I - a água no nível h e a turbina, II - a turbina e o gerador.

C) I - a turbina e o gerador, II - a turbina e o gerador.

D) I - a turbina e o gerador, II - a água no nível h e a turbina. E) I - o gerador e a torre de distribuição, II - a água no nível h e a turbina.

SOLUÇÃO:

• A energia se transforma de cinética em elétrica entre a turbina e o gerador. • A energia se transforma de potencial gravitacional em cinética entre o nível h e a

turbina.

Nas águas do Mar do Norte, cientistas da Suécia encontraram uma forma limpa e surpreendente de gerar energia.

Parece brinquedo de criança, mas o papagaio feito por engenheiros suecos é coisa séria e para lá de diferente: em vez de voar no céu, ele navega no

fundo do mar, preso por uma âncora a 80 metros da superfície, para evitar a colisão com navios. Vai de um lado para o outro, embalado pelas correntes marítimas, que chegam a uma velocidade média de nove quilômetros por hora. O papagaio carrega uma turbina hidrodinâmica que produz energia elétrica.

O protótipo foi usado nos primeiros testes feitos em Gotemburgo, na beira do Mar do Norte. A asa tem 1,2 metro de envergadura e a turbina é mais ou menos do tamanho de uma garrafa de um litro.

Os papagaios subaquáticos que já funcionam no fundo do mar são 10 vezes maiores: têm asas de 12 metros e turbinas do tamanho de um tonel. Cada papagaio produz 500 quilowatts de energia, o suficiente para abastecer 300 casas de porte médio.

O empresário Anders Jansson, diretor do projeto, afirma que o uso de apenas 1% do potencial energético marítimo seria suficiente para atender cinco vezes à atual demanda do planeta.

“Em quase todas as costas marítimas da Terra existem correntes fortes o suficiente para mover esse tipo de turbina. No Brasil, as melhores condições se apresentam na Região Nordeste” diz ele.

As turbinas instaladas na Suécia custam o equivalente a R$ 1,5 milhão. Daqui a dois anos, já estarão disponíveis para produzir energia em todo o mundo. Em silêncio, debaixo d'água e sem poluir o meio ambiente.

Publicada em 16 de junho de 2011 No Jornal Nacional da Rede Globo Nestes papagaios subaquáticos está havendo transformação de energia:

A) térmica em mecânica B) cinética em elétrica C) química em térmica D) elétrica em mecânica E) potencial em cinética

SOLUÇÃO: As correntes marítimas possuem velocidade, logo têm energia cinética que a turbina hidrodinâmica transforma em energia elétrica. RESPOSTA (B)

GABARITO

1.

C

2.

A

3.

E

4.

E

5.

E