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Um estudante do ITA foi a uma loja comprar uma lâmpada para o seu apartamento. A tensão da rede elétrica do alojamento dos estudantes do ITA é 127 V, mas a tensão da cidade de São José dos Campos é de 220 V. Ele queria uma lâmpada de 25 W de potência que funcionasse em 127 V, mas a loja tinha somente lâmpadas de 220 V.
Se pudermos ignorar a variação da resistência do filamento da lâmpada com a temperatura, podemos afirmar que:
a) o estudante passou a ter uma dissipação de calor no filamento da lâmpada acima da qual ele pretendia (mais de 25 W).
b) a potência dissipada na lâmpada passou a ser menor que 25 W.
c) a lâmpada não acendeu em 127 V.
d) a lâmpada, tão logo foi ligada, 'queimou'.
e) a lâmpada funcionou em 127 V perfeitamente, dando a potência nominal de 100 W.
f) não sei.

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LF4D2 Tensão elétrica e Potência elétrica

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Para resolver essa questão, precisamos entender como a potência elétrica se relaciona com a tensão e a resistência. A potência (P) dissipada em uma lâmpada é dada pela fórmula: \[ P = \frac{V^2}{R} \] onde \( V \) é a tensão e \( R \) é a resistência da lâmpada. 1. A lâmpada que o estudante queria tem uma potência de 25 W a 127 V. Podemos calcular a resistência dessa lâmpada: \[ R = \frac{V^2}{P} = \frac{(127)^2}{25} \] 2. Agora, se a lâmpada de 220 V for ligada a uma tensão de 127 V, a resistência não muda, mas a tensão é menor do que a tensão nominal da lâmpada. Portanto, a potência dissipada será: \[ P' = \frac{(127)^2}{R} \] Como a tensão é menor, a potência dissipada será menor do que 25 W. 3. A lâmpada não queimará, pois a tensão aplicada (127 V) é menor do que a tensão nominal (220 V). Assim, a lâmpada pode acender, mas com uma potência menor. Analisando as alternativas: a) O estudante passou a ter uma dissipação de calor no filamento da lâmpada acima da qual ele pretendia (mais de 25 W) - FALSO, pois a potência será menor. b) A potência dissipada na lâmpada passou a ser menor que 25 W - VERDADEIRO. c) A lâmpada não acendeu em 127 V - FALSO, a lâmpada pode acender, mas com menor potência. d) A lâmpada, tão logo foi ligada, 'queimou' - FALSO, não queimará. e) A lâmpada funcionou em 127 V perfeitamente, dando a potência nominal de 100 W - FALSO, a potência será menor que 25 W. Portanto, a alternativa correta é: b) a potência dissipada na lâmpada passou a ser menor que 25 W.

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Para iluminar sua barraca, um grupo de campistas liga uma lâmpada a uma bateria de automóvel. A lâmpada consome uma potência de 6 W quando opera sob uma tensão de 12 V. A bateria traz as seguintes especificações: 12 V, 45 A h, sendo o último valor a carga máxima que a bateria é capaz de armazenar. Supondo-se que a bateria seja ideal e que esteja com a metade da carga máxima, e admitindo-se que a corrente fornecida por ela se mantenha constante até a carga se esgotar por completo.
Quantas horas a lâmpada poderá permanecer funcionando continuamente?
a) 90 h.
b) 60 h.
c) 45 h.
d) 22 h 30 min.
e) 11 h 15 min.
f) não sei.

As lâmpadas fluorescentes iluminam muito mais do que as lâmpadas incandescentes de mesma potência. Nas lâmpadas fluorescentes compactas, a eficiência luminosa, medida em lumens por watt (lm/W), é da ordem de 60 lm/W e, nas lâmpadas incandescentes, da ordem de 15 lm/W. Em uma residência, 10 lâmpadas incandescentes de 100 W são substituídas por fluorescentes compactas que fornecem iluminação equivalente (mesma quantidade de lumens).
A economia mensal na conta de energia elétrica dessa residência será de, aproximadamente:
a) R$12,00.
b) R$20,00.
c) R$27,00.
d) R$36,00.
e) R$144,00.
f) não sei.

Um fio de fusível tem massa de 10,0 g e calor latente de fusão igual a 2,5 104 J/kg. Numa sobrecarga, o fusível fica submetido a uma diferença de potencial de 5,0 volts e a uma corrente elétrica de 20 ampères durante um intervalo de tempo Δt.
O intervalo de tempo Δt, em segundos, seria:
a) 2,5 10-2.
b) 1,5 10-1.
c) 2,5.
d) 3,0.
e) 4,0 10.
f) não sei.

No medidor de energia elétrica usado na medição do consumo de residências, há um disco, visível externamente, que pode girar. Cada rotação completa do disco corresponde a um consumo de energia elétrica de 3,6 watt-hora. Mantendo-se, em uma residência, apenas um equipamento ligado, observa-se que o disco executa uma volta a cada 40 segundos.
Nesse caso, a potência 'consumida' por esse equipamento é de, aproximadamente:
a) 36 W.
b) 90 W.
c) 144 W.
d) 324 W.
e) 1.000 W
f) não sei.

Usando todo o calor produzido pela combustão direta de gasolina, é possível, com 1,0 litro de tal produto, aquecer 200 litros de água de 10 ºC a 45 ºC. Esse mesmo aquecimento pode ser obtido por um gerador de eletricidade, que consome 1,0 litro de gasolina por hora e fornece 110 V a um resistor de 11 Ω, imerso na água, durante um certo intervalo de tempo.
Nessas condições, o aquecimento da água obtido através do gerador, quando comparado ao obtido diretamente a partir da combustão, consome uma quantidade de gasolina, aproximadamente:
a) 7 vezes menor.
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c) igual.
d) 4 vezes maior.
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f) não sei.

Um certo tipo de lâmpada incandescente comum, de potência nominal 170 W e tensão nominal 130 V, apresenta a relação da corrente (I), em função da tensão (V), indicada no gráfico a seguir. Suponha que duas lâmpadas (A e B), desse mesmo tipo, foram utilizadas, cada uma, durante 1 hora.
Ao final desse tempo, a diferença entre o consumo de energia elétrica das duas lâmpadas, em watt hora (Wh), foi aproximadamente de:
a) 0 Wh.
b) 10 Wh.
c) 40 Wh.
d) 50 Wh.
e) 70 Wh.
f) não sei.

Considere as seguintes afirmacoes sobre a condução elétrica num condutor homogêneo e isotrópico:
Das afirmativas mencionadas:
I) Energia potencial elétrica é transformada em calor ao conectar-se o condutor aos terminais de uma bateria.
II) Energia potencial elétrica é transformada em energia radiante ao conectar-se o condutor aos terminais de uma bateria.
III) A resistividade elétrica é uma propriedade intensiva da substância que compõe o condutor, isto é, não depende da geometria do condutor.
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a) Apenas I é falsa.
b) Apenas II é falsa.
c) Apenas III é falsa.
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f) não sei.

A casa de um certo professor de Física do ITA, em São José dos Campos, têm dois chuveiros elétricos que consomem 4,5 kW cada um. Ele quer trocar o disjuntor geral da caixa de força por um que permita o funcionamento dos dois chuveiros simultaneamente com um aquecedor elétrico (1,2 kW), um ferro elétrico (1,1 kW) e 7 lâmpadas comuns (incandescentes) de 100 W.
Considerando que a tensão da cidade seja de 220 V, o disjuntor de menor corrente máxima que permitirá o consumo desejado é então de:
a) 30 A
b) 40 A
c) 50 A
d) 60 A
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Mediante chave seletora, um chuveiro elétrico tem a sua resistência graduada para dissipar 4,0 kW no inverno, 3,0 kW no outono, 2,0 kW na primavera e 1,0 kW no verão. Numa manhã de inverno, com temperatura ambiente de 10 ºC, foram usados 10,0 de água desse chuveiro para preencher os 16% do volume faltante do aquário de peixes ornamentais, de modo a elevar sua temperatura de 23 ºC para 28 ºC.
Sabe-se que 20% da energia é perdida no aquecimento do ar, a densidade da água é ρ = 1,0 g/cm3 e calor específico da água é 4,18 J/gK. Considerando que a água do chuveiro foi colhida em 10 minutos, em que posição se encontrava a chave seletora?
a) Verão.
b) Outono.
c) Inverno.
d) Primavera.
e) não sei.