Potência e Rendimento

Potência e Rendimento 1. (Pucrs 015) Uma caixa com um litro de leite tem aproximadamente 1,0 kg de massa. Considerando g 10 m / s, se ela for levantada verticalmente, com velocidade constante, 10cm em 1,0 s, a potência desenvolvida será, aproximadamente, de a) 1,0 10 W b) 1,0 10W 0 c) 1,0 10 W 1 d) 1,0 10 W e) 1,0 10 W TEXTO PARA AS PRÓXIMAS QUESTÕES: Industrialização à base de água Pode parecer exagero afirmar que a água foi um dos elementos mais importantes para a revolução industrial ocorrida na Europa no século XVIII. O exagero desaparece quando lembramos que o principal fator das mudanças no modo de produção daquela época foi a utilização do vapor no funcionamento das máquinas a vapor aperfeiçoadas por James Watt por volta de 1765. Essas máquinas fizeram funcionar teares, prensas, olarias, enfim, substituíram a força humana e a força animal. James watt estabeleceu a unidade de cavalo-vapor (Horse Power) que em valores aproximados é a capacidade de sua máquina de levantar uma massa de 15000 kg a uma altura de 30cm no tempo de um minuto. Hoje, a unidade de potência no sistema internacional de unidades é o Watt, em homenagem a James Watt.. (Pucmg 015) Com base no texto e considerando-se a aceleração da gravidade g 10 m / s, pode-se afirmar que a potência de um cavalo-vapor é de aproximadamente: a) 7500 w b) 500 w c) 1500 w d) 750 w 3. (Pucmg 015) Considerando-se uma máquina que opere com uma potência de,0 10 W, o trabalho que ela realizaria em 1hora é aproximadamente de: 7 a) 7, 10 J 5 b),8 10 J 8 c) 3,6 10 J 5 d),0 10 J www.nsaulasparticulares.com.br Página 1 de 6

. (Ucs 01) Tentando inovar no show de inauguração de um santuário de animais, um biólogo resolveu apagar as luzes do palco e substituí-las por vaga-lumes libertados de uma caixa. Supondo que um vagalume consiga gerar luz a 0,5 joules por segundo, se a iluminação artificial liberava energia luminosa na taxa de 300 W, quantos vaga-lumes precisarão ser soltos para gerar esse mesmo efeito luminoso? Para fins de simplificação, desconsidere quaisquer outras características que venham a diferenciar a luz dos vaga-lumes da luz de iluminação artificial. a) 00 b) 300 c) 500 d) 600 e) 800 5. (Ufrgs 01) O termo horsepower, abreviado hp, foi inventado por James Watt (1783), durante seu trabalho no desenvolvimento das máquinas a vapor. Ele convencionou que um cavalo, em média, eleva 3,30 10 libras de carvão (1libra 0,5 Kg) à altura de um pé ( 0,305 m) a cada minuto, definindo a potência correspondente como 1hp (figura abaixo). Posteriormente, James Watt teve seu nome associado à unidade de potência no Sistema Internacional de Unidades, no qual a potência é expressa em watts (W). Com base nessa associação, 1hp corresponde aproximadamente a a) 76, W. b) 369 W. c) 05 W. d) 66 W. e) 76 W. 6. (Pucrs 01) Ao realizarmos as tarefas diárias, utilizamos energia fornecida pelos alimentos que ingerimos. Pensando nisso, uma pessoa de 90 kg cronometrou o tempo para subir, pela escada, os cinco andares até chegar ao seu apartamento. Sendo g 10 m / s e considerando que essa pessoa subiu 16 m em 30 s, é correto afirmar que, ao subir, desenvolveu uma potência média de a) 0,18 kw b) 0,7 kw c) 0,8 kw d) 0,76 kw e) 0,90 kw www.nsaulasparticulares.com.br Página de 6

7. (Ifsp 013) O Engenheiro de Obras Dejair observa um guindaste que ergue uma viga de cimento de 500 kg até uma altura de 3 metros do chão. Nesse mesmo intervalo de tempo, o seu operário consegue içar, por meio de uma roldana fixa, até uma altura de 8 metros do chão, 10 sacos de cimento de 0 kg cada. A partir desses dados e adotando a aceleração da gravidade de 10 m/s, ele faz as seguintes afirmações: I. A potência média desenvolvida pelo operário é maior do que a do guindaste. II. A potência média desenvolvida pelo guindaste é de 15.000 W. III. Cada saco de cimento armazena 16.000 joules de energia potencial aos 8 m de altura. Está(ão) correta(s) apenas a) I. b) II. c) I e II. d) I e III. e) II e III. 8. (G1 - cftmg 013) Um motor é capaz de desenvolver uma potência de 500 W. Se toda essa potência for usada na realização do trabalho para a aceleração de um objeto, ao final de,0 minutos sua energia cinética terá, em joules, um aumento igual a a),5.10. b) 1,0.10 3. c) 3,0.10 3. d) 6,0.10. 9. (Fgv 013) A montadora de determinado veículo produzido no Brasil apregoa que a potência do motor que equipa o carro é de 100 HP (1HP 750W). Em uma pista horizontal e retilínea de provas, esse veículo, partindo do repouso, atingiu a velocidade de 1 km/h em 0 s. Sabendo que a massa do carro é de 1 000 kg, o rendimento desse motor, nessas condições expostas, é próximo de a) 30%. b) 38%. c) 5%. d) 8%. e) 53%. 10. (Uftm 01) Um motor ideal é usado para acionar uma bomba de rendimento igual a 0%, cuja função é elevar 300 litros de água por minuto a uma altura de 0 m. Esse motor consome óleo 7 combustível de poder calorífico igual a,0 10 J kg. Considerando g 10 m s e dágua 1,0 kg L, responda: a) Qual é a potência efetiva do motor utilizado nessa tarefa? b) Qual foi o consumo de óleo, em kg, utilizado pelo motor, em uma hora de trabalho? www.nsaulasparticulares.com.br Página 3 de 6

Gabarito: Resposta da questão 1: [C] m g h 1 10 0,1 0 p p 1 10 W. Δt 1 Resposta da questão : [D] Dados: Δ m 15.000 kg; h 30 cm 0,3 m; t 1 min 60 s; g 10 m/s. A potência é a razão entre a energia potencial adquirida e o tempo empregado na operação. EP m g h 15.000 10 0,3 P P 750 W. Δt Δt 60 Resposta da questão 3: [A] 3 Dados: Δ P 0 W; t 1 h 3,6 10 s. 3 7 W P Δt 10 3,6 10 W 7, 10 J. Resposta da questão : [D] 0,5 joule/segundo corresponde a 0,5 W. Portanto, a quantidade (N) de vaga-lumes piscando para fornecer a mesma potência é: 300 N N 600. 0,5 Resposta da questão 5: [E] Da definição de potência: Dados: m 3,3 10 lb; g 9,8m / s ; h 1pé; Δt 1min 60s. 3,3 10 0,5 kg 9,8 m/s 1 0,305 m ΔEP m g h.781, P Δt Δt 60 s 60 P 76 W. 1 hp 76 W. www.nsaulasparticulares.com.br Página de 6

Resposta da questão 6: [C] ΔEpot m g h 90 10 16 P 80 W P 0,8 kw. Δt Δt 30 Resposta da questão 7: [A] Analisando cada uma das afirmações: I. Correta. Nesse caso, a potência é calculada pela razão entre a energia potencial (m g h) adquirida e o intervalo de tempo ( Δt ) de operação, que o mesmo para as duas operações. Calculando as potências do guindaste (P G ) e do operário (P O ). 500 10 3 15000 P G P G. m g h Δt Δt P PO P G. Δt 00 10 8 16000 P O P O. Δt Δt II. Incorreta, pois não foi fornecido o tempo de operação. III. Incorreta. A energia potencial armazenada por cada saco de cimento é: E m g h 0 10 8 1.600 J. Pot Resposta da questão 8: [D] Dados: P 500W; Δt min 10s. Aplicando o Teorema da Energia Cinética: o Trabalho da Força Resultante é igual à variação da Energia Cinética. τ ΔE P Δt ΔE 500 10 ΔE Res Cin Cin Cin ECin 6 10 J. Δ Resposta da questão 9: [E] Dados: v 0 = 0; v = 1 km/h = 0 m/s; m = 1.000 kg; t 0s ; PT 75.000 W 7,5 10 W. Calculando a energia cinética adquirida pelo veículo: mv mv0 1000 0 Ecin 0 Ecin 80 10 J. A potência útil é: E cin 80 10 P u Pu 10 W. t 0 Calculando o rendimento do motor: Pu 10 0,53 53%. P T 7,5 10 www.nsaulasparticulares.com.br Página 5 de 6

Resposta da questão 10: Dados: z = 300 L/min; h = 0 m; η 0,; p = 10 7 j/kg; d = 1 kg/l; g = 10 m/s. a) A potência efetiva é a potência útil, usada na elevação da água. m g h d V g h 1 300 10 0 P ef Δt Δt 60 P 1.000 W. ef b) Calculando a potência total: η Pef 1000 0, Ptotal.500 W. P total P total A energia consumida em 1 hora é: ΔE P Δt ΔE.500 3.600 9 10 J. total Usando o poder calorífico, calculamos a massa de óleo consumida em 1 hora. 7 6 1 kg óleo 10 J 9 10 m 6 7 m kg óleo 9 10 J 10 m 0,5 kg. 6 www.nsaulasparticulares.com.br Página 6 de 6