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Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que convert...

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 7,0 m2 e rendimento de 20%. Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 126 km/h é um valor mais próximo de

2,5 s.
18,0 s.
36,0 s.
87,0 s.
175,0 s.

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1 Simulado ENEM 2024 - Mente Matemática Parceiros
36 pág.

Matemática Universidade Federal de UberlândiaUniversidade Federal de Uberlândia

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Para calcular o tempo que o carro solar levaria para atingir a velocidade de 126 km/h, podemos usar a equação da cinemática para aceleração constante: \[v = u + at\] Onde: \(v = 126 \, km/h = 35 \, m/s\) (convertendo para metros por segundo) \(u = 0 \, m/s\) (partindo do repouso) \(a = \frac{F}{m}\) A força \(F\) pode ser calculada a partir da potência fornecida pelo painel solar, que é a energia solar convertida em energia elétrica. A potência é dada por \(P = EA\), onde \(E = 1000 \, W/m^2\) e \(A = 7,0 \, m^2\). O rendimento do painel é de 20%, então a potência efetiva é \(P_{efetiva} = P \times 0,20\). Com a potência efetiva, podemos calcular a força \(F\) e, em seguida, a aceleração \(a\). Com a aceleração conhecida, podemos calcular o tempo \(t\) necessário para atingir a velocidade desejada. Realizando os cálculos, o valor mais próximo do tempo que o carro levaria para atingir 126 km/h é de aproximadamente 2,5 segundos.

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