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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 13 (2º semestre · 1º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2011

2º semestre · 1º dia · Física: Potência elétrica e efeito Joule

Leia os dados apresentados a seguir.

Ilustração de um segmento de coluna composta por três placas cilíndricas dispostas verticalmente e conectadas às ramificações de uma estrutura identificada no topo como "Ramo do neurônio". À direita de cada uma das três placas, estão indicados os potenciais elétricos: +35 mV na parte superior e -90 mV na parte inferior.

Os peixes-elétricos possuem órgãos derivados de tecidos musculares especializados em produzir descargas elétricas. Os potenciais elétricos são gerados em numerosas placas, arranjadas em colunas. A ilustração mostra um segmento desta coluna. O peixe Electrophorus pode emitir pulsos de 10\ \text{ms} de duração com descarga elétrica de 500\ \text{V}.

Considerando que o arranjo é distribuído sobre todo o comprimento do peixe e que a corrente produzida na água é de 6\ \text{mA}, determine:

a) o número de placas de um peixe-elétrico. (2,0 pontos)

b) a energia dissipada em cada pulso. (3,0 pontos)

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Resolução comentada

Resolução comentada

a) Cada placa tem +35 mV na face superior e −90 mV na inferior, então a diferença de potencial gerada por uma placa é:

U_1 = 35 - (-90) = 125\ \text{mV} = 0{,}125\ \text{V}

As placas estão em série na coluna, então as tensões se somam. Para chegar à descarga total de 500\ \text{V}:

N = \frac{U}{U_1} = \frac{500}{0{,}125} = 4000

O enunciado diz que o arranjo se distribui por todo o comprimento do peixe, portanto esse é o número de placas de uma coluna, que é o resultado esperado pela questão.

4000 placas

b) A energia dissipada em cada pulso é a potência elétrica vezes a duração do pulso. Dados: U = 500\ \text{V}, i = 6\ \text{mA} = 6\times10^{-3}\ \text{A} e \Delta t = 10\ \text{ms} = 10^{-2}\ \text{s}.

  1. Potência:
    P = U\,i = 500\cdot 6\times10^{-3} = 3\ \text{W}
  2. Energia:
    E = P\,\Delta t = 3\cdot 10^{-2} = 3\times10^{-2}\ \text{J}

E = 3\times10^{-2}\ \text{J} = 0{,}03\ \text{J}

Assuntos: Potência elétrica e efeito Joule, Geradores, receptores e leis de Kirchhoff.

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Ver como caiu na prova Questão 13 no caderno Grupo 2 da 2ª etapa da UFG 2011

Fonte: UFG 2ª etapa 2011 · 2º semestre · 1º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗