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POR COMPETÊNCIAS E HABILIDADES
CADERNO 5
PROF.: Célio Normando
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/s 2 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:
A potência mecânica é dada pela relação: P = F x v (com v constante).
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=Vxi
→
56 x 103 = 220 x i
 i  255 A.
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
→ 5500 = (220)2/ R
→
R = 8,8 .
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,
B) I - a água no nível h e a turbina,
II - o gerador e a torre de distribuição.
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.
RESPOSTA (D)
10. Cientistas suecos criam pipa que gera energia elétrica debaixo d’água
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)
B)
C)
D)
E)
térmica em mecânica
cinética em elétrica
química em térmica
elétrica em mecânica
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
6. A
7. D
8. B
9. D
5. E
10. B