PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 30 do IME 2018

A figura acima mostra dois geradores de corrente contínua, denominados G_1 e G_2, que possuem resistências internas R_1 e R_2 e a mesma tensão induzida E. Os geradores estão conectados a uma resistência R por meio de uma chave S. A resistência R_1 é um cilindro não condutor que possui um êmbolo condutor em sua parte superior e que se encontra, inicialmente, totalmente preenchido por um liquido condutor. O êmbolo desce junto com o nível do líquido condutor no interior do cilindro, mantendo a continuidade do circuito. No instante em que a chave S é fechada, o líquido começa a escoar pelo registro cuja vazão volumétrica é Q. Diante do exposto, o instante de tempo t , no qual o gerador G_1 fornece 40\% da corrente demandada pela carga é:
Dados:
- antes do fechamento da chave S: R_1 = 4 R_2 ;
- resistividade do líquido condutor: \rho; e
- área da base do cilindro: A.
- A0{,}5 \frac{A^2 R_2}{\rho Q}
- B1{,}0 \frac{A^2 R_2}{\rho Q}
- C1{,}5 \frac{A^2 R_2}{\rho Q}
- D2{,}0 \frac{A^2 R_2}{\rho Q}
- E2{,}5 \frac{A^2 R_2}{\rho Q}
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Resolução comentada
Os dois geradores têm a mesma fem E e estão em paralelo, ligados à carga R. Então a tensão V sobre o ramo de cada gerador é a mesma, e cada corrente é i_k=\frac{E-V}{R_k}.
Se G_1 fornece 40\% da corrente total, G_2 fornece 60\%. Como E-V=R_1 i_1=R_2 i_2:
A resistência R_1 é a do líquido condutor, R_1=\rho\frac{h}{A}, onde h é a altura do líquido. O líquido escoa com vazão Q, então o volume que sai até o instante t é Qt, e a altura diminui \frac{Qt}{A}. Com altura inicial h_0:
Inicialmente R_1(0)=\rho\frac{h_0}{A}=4R_2, ou seja, h_0=\frac{4R_2A}{\rho}.
Assim:
Impondo R_1(t)=1{,}5R_2:
Alternativa E.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AValor sem relação com a condição R_1=1{,}5R_2; resulta de erro na variação de resistência.
- BCorresponde a R_1=3R_2, e não a 1{,}5R_2.
- CCorresponde a R_1=2{,}5R_2, e não a 1{,}5R_2.
- DCorresponde a R_1=2R_2, o que daria 1/3 da corrente em G_1, não 40%.
Assuntos: Geradores, receptores e leis de Kirchhoff, Resistência elétrica e leis de Ohm.
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Fonte: IME 2018 · Prova objetiva. Prova oficial ↗