Pregunta de Ciências da Natureza e suas Tecnologias #019f6986
Analisando a ficha técnica de um automóvel popular, verificam-se algumas características em relação ao seu desempenho. Considerando o mesmo automóvel em duas versões, uma delas funcionando a álcool e outra, a gasolina, tem-se os dados apresentados no quadro, em relação ao desempenho de cada motor.
Considerando desprezível a resistência do ar, qual versão apresenta a maior potência?
Como a versão a gasolina consegue a maior aceleração, esta é a que desenvolve a maior potência.
Como a versão a gasolina atinge o maior valor de energia cinética, esta é a que desenvolve a maior potência.
Como a versão a álcool apresenta a maior taxa de variação de energia cinética, esta é a que desenvolve a maior potência.
Como ambas as versões apresentam a mesma variação de velocidade no cálculo da aceleração, a potência desenvolvida é a mesma.
Como a versão a gasolina fica com o motor trabalhando por mais tempo para atingir os 100 km/h, esta é a que desenvolve a maior potência.
Explicación Oficial / Explicaciones de la Comunidad
Para resolver esta questão, devemos analisar o conceito físico de potência mecânica.
A potência (P) de um sistema é definida como a rapidez com que o trabalho (W) é realizado ou com que a energia é transformada/transferida em um determinado intervalo de tempo (Δt). Matematicamente:
P=ΔtW=ΔtΔEc
Pelo Teorema do Trabalho-Energia Cinética, o trabalho realizado pela força resultante sobre o carro é igual à sua variação de energia cinética (ΔEc):
ΔEc=Ec,final−Ec,inicial
Como ambas as versões do automóvel partem do repouso (0 km/h) e atingem a mesma velocidade final (100 km/h), e considerando que se trata do mesmo modelo de carro (mesma massa m), ambos sofrem exatamente a mesma variação de energia cinética (ΔEc) ao realizarem esse teste de aceleração.
Analisando os intervalos de tempo fornecidos pela tabela para essa mesma variação de energia:
- Motor a gasolina: realiza a variação em Δt=13,4 s
- Motor a álcool: realiza a variação em Δt=12,9 s
Como o motor a álcool realiza a mesma variação de energia cinética em um tempo menor (Δt menor), sua taxa de variação de energia por unidade de tempo é maior. Portanto, a versão a álcool desenvolve a maior potência.
Análise das alternativas incorretas:
- A está incorreta porque a aceleração média do motor a álcool é maior (atinge os mesmos 100 km/h em menos tempo).
- B está incorreta porque a velocidade máxima (que determina a maior energia cinética máxima absoluta) não está relacionada diretamente com o teste de aceleração de 0 a 100 km/h que define a maior potência útil do motor nesse intervalo de tempo.
- D está incorreta porque, embora a variação de velocidade seja igual, o tempo gasto é diferente, o que altera o valor da potência.
- E está incorreta porque o motor que trabalha por mais tempo para realizar o mesmo trabalho é justamente o menos potente (menor rapidez na transferência de energia).