Questão 49 do ENEM 2015 comentada
Como relacionar potência solar, rendimento e energia cinética para calcular o tempo de aceleração de um carro?
Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m² , que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m² e rendimento de 30%.
Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de
- A1,0 s.
- B4,0 s.
- C10 s.
- D33 s.
- E300 s.
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O que a questão cobra
A questão exige calcular a potência útil de um painel solar e relacioná-la à variação da energia cinética do carro. Também é preciso converter a velocidade para metros por segundo.
Resolução
A figura mostra a função do painel no topo do carro: captar a energia solar que será convertida em energia útil. A potência disponível depende da insolação, da área do painel e do rendimento.
o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m² e rendimento de 30%.
Potência útil: 1 000 × 9,0 × 0,30 = 2 700 W.
Converta a velocidade: 108 km/h ÷ 3,6 = 30 m/s.
Como o carro parte do repouso e não há resistência do ar, a energia fornecida pelo painel se transforma em energia cinética. Assim, a energia necessária é:
E = m × v² ÷ 2 = 200 × 30² ÷ 2 = 90 000 J.
O tempo é a energia necessária dividida pela potência útil:
t = 90 000 ÷ 2 700 ≈ 33 s.
Portanto, o valor mais próximo é 33 s, alternativa D.
Alternativa por alternativa
- A
Em 1,0 s, a potência útil fornece 2 700 J, bem menos que os 90 000 J necessários para atingir 108 km/h.
- B
Em 4,0 s, o painel fornece 10 800 J, ainda abaixo dos 90 000 J exigidos pela energia cinética final.
- C
Em 10 s, são fornecidos 27 000 J, menos do que a energia necessária para chegar à velocidade indicada.
- D
Correta. Está correta: em 33 s, a energia fornecida é 2 700 × 33 = 89 100 J, valor próximo dos 90 000 J necessários.
- E
Em 300 s, seriam fornecidos 810 000 J, muito acima dos 90 000 J necessários para atingir a velocidade indicada.
Para lembrarUse P = E/t e, sem perdas, iguale a energia fornecida à variação da energia cinética: ΔEc = m(v² − v₀²)/2.
Resolução escrita com ajuda de IA a partir do gabarito oficial e revisada por um segundo modelo antes de ir ao ar. Achou erro? Avise a gente.
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