Question

A energia usada no Brasil vem principalmente das hidroelétricas. Esta energia consiste em uma queda d’agua que move uma turbina e este move um gerador elétrico. Denominamos esta forma de energia de potencial e é dada por m*g*H onde m é a massa em kg, g é a aceleração da gravidade (g = 10 m/s²) e H é a altura em metros. Quando acionamos um aparelho elétrico em nossa casa a energia consumida é dada pelo produto da potência do aparelho em Watts pelo tempo de funcionamento em segundos. Se a represa onde é gerada a energia que abastece sua casa tem altura de 30 m e você acende uma lâmpada de potência 20 W durante duas horas, a quantidade de água em litros que desceu na represa para suprir este consumo foi de: Dado: densidade da água 1 quilograma por litro. *
a) 480
b) 500
c) 520
d) 540
e) 560

Answer 1

Resposta:

A)

Explicação:

Answer 2

Resposta:

Alternativa A - 480 Litros

Explicação:

A potência representa quantidade de energia consumida a cada segundo.

A energia é medida em Joule e a potência em Watt.

Temos a relação de que 1 Watt = 1 Joule / Segundo.

Ou seja, um aparelho de potência 1 Watt consome 1 Joule a cada segundo.

A lâmpada considerada tem potência de 20 Watts. Ela consome 20 Joules a cada segundo.

Ela ficou ligada durante 2 horas. Quanta energia ela consumiu?

Basta saber quantos segundos há em 2 horas.

São 3.600 segundos em 1 hora. Logo teremos 2 x 3.600 = 7.200 segundos em 2 horas.

Se a lâmpada consome 20 Joules a cada segundo e ficou ligada durante 7.200 segundos, ela terá consumido um total de 20 x 7.200 = 144.000 Joules de energia.

Da onde vem essa energia? Ela vem lá da usina. Estamos assumindo um cenário onde não há perdas de energia no meio do percurso usina-domicílio.

A água está lá parada no topo da represa. Ela possui energia potencial. Podemos imaginar a energia potencial como uma espécie de energia armazenada. A água tem um grande potencial de cair de lá de cima e ganhar velocidade conforme cai. Ela tem um grande potencial de se mover. Essa a energia potencial se torna energia cinética, a energia do movimento!  

Essa energia pode ser convertida em outras formas, como um trabalho útil que irá girar a turbina e criar energia elétrica que no final será consumida pela lâmpada.

Acabamos de descobrir a origem da energia elétrica consumida pela lâmpada. Ela vem da energia potencial da água na represa.

Então, precisamos de um quantidade de água suficiente caindo de uma altura suficiente para gerar essa energia.

A queda d'água tem 30 metros. Sabemos que a gravidade é 10 m/s². Resta saber a massa.

Imagine que toda a água fosse despejada de lá de cima de uma vez. É claro que na situação real a água cai aos poucos, mas o resultado final é o mesmo que esse. Quanta água é necessário?

A fórmula da energia potencial é:

$\displaystyle{U=m\cdot g \cdot h}$

Exatamente igual descrito no problema. Temos que $g=10$ m/s², sabemos que $h=30$ metros e sabemos ainda que $U=144.000$ Joules, a energia total consumida pela lâmpada. Fica fácil achar $m$ :

$\displaystyle{144.000=m\cdot10\cdot30=300m}$

$\displaystyle{m=\frac{144000}{300}=480}$

Temos então que são necessário 480 quilogramas de água para gerar energia suficiente para manter a lâmpada acesa por 2 horas.

Como a densidade da água é de 1 quilograma por litro, temos que o total de litros que desceram na represa é de 480 litros. Alternativa A