Uma usina heliotérmica é uma unidade produtora de energia elétrica a partir da energia solar. O processo de produção de energia começa com os raios solares incidindo diretamente em um conjunto de captadores espelhados (espelhos planos), distribuídos em uma área plana. Esses espelhos acompanham o movimento do sol durante o dia e refletem os raios diretamente para um receptor localizado no alto de uma torre, chamada de torre solar, no qual um reservatório que contém um fluido é aquecido até temperaturas próximas de 1000 °C. Esse fluido é transportado até a base da torre, onde se encontra um reservatório de água que, aquecida pelo fluido, é transformada em vapor d’água e, então, como em usinas termelétricas, é utilizado para movimentar uma turbina acoplada a um gerador elétrico e, então, produzir energia elétrica.
Considere uma usina desse tipo que tem uma torre solar de 100 m de altura, como mostrado na figura a seguir. Um de seus captadores espelhados, representado por E, está localizado em posição tal que a luz incidente nele, após ser refletida, percorre 200 m até o topo da torre solar. Sabendo que, ao meio-dia, a luz incide verticalmente sobre a superfície terrestre, a inclinação que esse captador deve ter em relação à horizontal, representada por x na figura, é igual a
Soluções para a tarefa
Resposta:
Explicação:
A normal (reta perpendicular ao espelho no ponto de incidência do raio) está marcada na figura. Os ângulos de incidência e reflexão (θ) estão marcados na figura. α é o ângulo que o raio refletido faz com a horizontal (chão) e β é o ângulo que o raio incidente faz com o espelho.
Do triângulo retângulo formado por chão, raio refletido e torre solar, podemos tirar o valor do ângulo α:
senα = (cateto oposto)/(hipotenusa) = 100/200 = 1/2. Ou seja, α = 30°.
Dado que o raio incidente é vertical, ele faz 90° com o chão. Logo:
α+θ+θ = 90° → 30°+2θ = 90° → 2θ = 60° → θ = 30°.
Como a normal é perpendicular ao espelho, podemos escrever:
θ+β = 90° → 30°+β = 90° → β = 60°.
Novamente pelo fato de o raio incidente ser vertical, podemos escrever:
β+x = 90° → 60°+x = 90° → x = 30°.