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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 42 (2º semestre) da UFG 2014

2º semestre · Física: Potência elétrica e efeito Joule

Texto-base das questões 41 a 42 · 1ª etapa

Na busca de fontes alternativas de energia, uma das opções promissoras que surgiu nos últimos anos foi o uso de certos organismos procariontes que, ao se alimentarem de matéria orgânica, geram, como resultado das quebras de ligações químicas no processo digestivo, energia elétrica. Recentemente, um grupo de pesquisadores publicou resultados de um estudo em que, ao formar uma colônia destes seres em uma determinada superfície, formando o chamado biofilme, conseguiram gerar uma potência elétrica de cerca de 200\ \text{mW} por \text{m}^2 de biofilme.

Considere a situação em que este biofilme é utilizado para gerar uma tensão de 4\ \text{V} entre os pontos A e B do circuito elétrico a seguir, em que os fios 1 e 2 apresentam resistências elétricas de 3\ \Omega e 6\ \Omega respectivamente, e a resistência do restante do circuito é desprezível.

Tendo em vista o exposto, o ser vivo que forma o biofilme e a área deste, em metros quadrados, necessária para alimentar o circuito, são, respectivamente,

  1. A
    bactéria e 40
  2. B
    bactéria e 10
  3. C
    protozoário e 40
  4. D
    protozoário e 10
  5. E
    alga e 8
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Resolução comentada

Organismos procariontes são bactérias (protozoários e algas são eucariontes). Isso já elimina C, D e E.

Agora a área. Os fios 1 e 2 estão ligados entre os pontos A e B, ou seja, estão em paralelo, pois ambos ficam submetidos à mesma tensão de 4\ \text{V} (a resistência do restante do circuito é desprezível).

  1. Potência dissipada no fio 1:

    P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{4^2}{3}=\frac{16}{3}\ \text{W}

  2. Potência dissipada no fio 2:

    P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{4^2}{6}=\frac{8}{3}\ \text{W}

  3. Potência total que o biofilme deve fornecer:

    P=P_1+P_2=\frac{16}{3}+\frac{8}{3}=8\ \text{W}

  4. O biofilme gera 200\ \text{mW/m}^2=0{,}2\ \text{W/m}^2. A área necessária é:

    A=\frac{8}{0{,}2}=40\ \text{m}^2

Portanto, bactéria e 40\ \text{m}^2.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa E usa o valor 8, que é a potência total em watts, mas esquecendo de dividir por 0,2 W/m².

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BAcerta a bactéria, mas erra a área: 10 m² não corresponde aos 8 W necessários (seriam 2 W).
  • CÁrea correta, mas protozoário é eucarionte, não procarionte.
  • DProtozoário é eucarionte e a área 10 m² também está errada.
  • EAlga é eucarionte e a área 8 m² confunde a potência em watts com a área.

Assuntos: Potência elétrica e efeito Joule, Associação de resistores.

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Ver como caiu na prova Questão 42 no caderno 1ª etapa da UFG 2014

Fonte: UFG 2014 · 2º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗