Question

1 (Enem 2015) Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h.





Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m2, que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m2 e rendimento de 30%.

Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de

a) 1,0 s.

b) 4,0 s.

c) 10 s.

d) 33 s.

e) 300 s.

Answer 1

Olá,Boa noite.


Resolução:


Primeiro vamos achar a energia cinética Tokai challenger .


                    $Ec= \frac{m.v^2}{2}$

Ec=Energia cinética [Joule]
m=massa [kg]
v=velocidade [m/s]

Dados:
v=108km/h
m=200kg
Ec=?


Convertendo [km/h] em [m/s]:

1km=1000m

1h=3600s

108*1000=108000

108000/3600=30

       v=30m/s



           $Ec= \frac{m.v^2}{2} \\ \\ Ec= \frac{200*(30)^2}{2} \\ \\ Ec= \frac{200*900}{2} \\ \\ Ec= \frac{180000}{2} \\ \\ Ec=90000\ Joules.$



Cálculo da potência absolvido pelo painel fotovoltaico :


              $Pt=P*A$

Pt=Potência total [Watt]
P=intensidade solar [W/m²]
A=área [m²]

Dados:
P=1000W/m²
A=9,0m²
Pt=?



            $Pt=P.A \\ \\ Pt=1000*9,0 \\ \\ Pt=9000 W$


 Cálculo da  energia aproveitada  pelo carro (rendimento).


                        $Pu= n.Pt$

Pu=Potência útil [Watt]
η=rendimento [%] 
P=Potência total [W]

Dados:
P=9000W
η=30%
Pu=?


9000=100%

30/100=0,3


               $Pu=n.Pt \\ \\ Pu=0,3*9000 \\ \\ Pu=2700\ Watts.$




                      $Pt=Ec/t$

Pt=Potência total [Watt]
Ec=Energia cinética [Joule]
t=intervalo de tempo [s]

Dados:
Pt=2700W
Ec=90000J
t=?


   isolando (t) ,temos:


               $t= \frac{Ec}{Pt} \\ \\ t= \frac{90000}{2700} \\ \\ t=33s$


Alternativa d)


                           Bons estudos!:)  

            

Answer 2

Podemos dizer que  o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de: d) 33 s.

O primeiro passo é achar a energia cinética :

Ec= (m * v²) /2

onde:

Ec= Energia cinética [Joule]

m= massa [kg]

v= velocidade [m/s]

Dados:

v=108km/h

m=200kg

Ec=?

Convertendo [km/h] em [m/s]:

1km=1000m

1h=3600s

108*1000=108000

v= 30 m/s

Ec= 900 Joules.

•  Cálculo da potência absorvida pelo painel fotovoltaico :

Pt= P * A

onde:

Pt=Potência total [Watt]

P=intensidade solar [W/m²]

A=área [m²]

Dados:

P=1000W/m²

A=9,0m²

Pt= 9000 W

• Cálculo da  energia aproveitada  pelo carro (rendimento).

Pu= n * Pt

onde:

Pu=Potência útil [Watt]

η=rendimento [%] 

P=Potência total [W]

Dados:

P=9000W

η=30%

9000=100%

30/100=0,3

Pu= 2700 Watts.

•  Cálculo do tempo:              

Pt= Ec / t

onde:

Pt= Potência total [Watt]

Ec=Energia cinética [Joule]

t=intervalo de tempo [s]

Dados:

Pt=2700W

Ec=90000J

t= 33 s.

 

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