Gabarito disponível
Nas questões de Física, quando necessário, use:
• Aceleração da gravidade: g = 10 m/s²;
• sen 19° = cos 71° = 0,3;
• sen 71°= cos 19° = 0,9;
• Velocidade da luz no vácuo: c = 3,0 · 10⁸ m/s ;
• Constante de Planck: h = 6,6 · 10⁻³⁴ J.s;
• 1eV = 1,6 · 10⁻¹⁹ J;
• Potencial elétrico no infinito: zero.
RAIOS CAUSAM 130 MORTES POR ANO NO BRASIL; SAIBA COMO PREVENIR
Começou a temporada de raios e o Brasil é o lugar onde eles mais caem no mundo.
Os raios são fenômenos da natureza impressionantes, mas causam mortes e prejuízos. Todos os anos morrem em média 130 pessoas no país atingidas por essas descargas elétricas. (...)
(...) Segundo as pesquisas feitas pelo grupo de eletricidade atmosférica do INPE, o número de mortes por raios é maior do que por deslizamentos e enchentes. E é na primavera e no verão, época com mais tempestades, que a preocupação aumenta (...)
(Disponível em: ww1.g1.globo.com/bom-dia-brasil. Acesso em:16 fev.2017)
Como se pode verificar na notícia acima, os raios causam mortes e, além disso, constantemente há outros prejuízos ligados a eles: destruição de linhas de transmissão de energia e telefonia, incêndios florestais, dentre outros.
As nuvens se eletrizam devido às partículas de gelo que começam a descer muito rapidamente, criando correntes de ar bastante bruscas, o que provoca fricção entre gotas de água e de gelo, responsável pela formação e, consequentemente, a acumulação de eletricidade estática. Quando se acumula carga elétrica negativa demasiadamente na zona inferior da nuvem (este é o caso mais comum) ocorre uma descarga elétrica em direção ao solo (que por indução eletrostática adquiriu cargas positivas).
Considere que a base de uma nuvem de tempestade, eletricamente carregada com carga de módulo igual a 2,0 · 10² C, situa-se a 500 m acima do solo. O ar mantém-se isolante até que o campo elétrico entre a base da nuvem e o solo atinja o valor de 5,00 · 10⁶ V/m.
Nesse instante a nuvem se descarrega por meio de um raio que dura 0,10 s. Considerando que o campo elétrico na região onde ocorreu o raio seja uniforme, a energia liberada neste raio é, em joules, igual a
• Aceleração da gravidade: g = 10 m/s²;
• sen 19° = cos 71° = 0,3;
• sen 71°= cos 19° = 0,9;
• Velocidade da luz no vácuo: c = 3,0 · 10⁸ m/s ;
• Constante de Planck: h = 6,6 · 10⁻³⁴ J.s;
• 1eV = 1,6 · 10⁻¹⁹ J;
• Potencial elétrico no infinito: zero.
RAIOS CAUSAM 130 MORTES POR ANO NO BRASIL; SAIBA COMO PREVENIR
Começou a temporada de raios e o Brasil é o lugar onde eles mais caem no mundo.
Os raios são fenômenos da natureza impressionantes, mas causam mortes e prejuízos. Todos os anos morrem em média 130 pessoas no país atingidas por essas descargas elétricas. (...)
(...) Segundo as pesquisas feitas pelo grupo de eletricidade atmosférica do INPE, o número de mortes por raios é maior do que por deslizamentos e enchentes. E é na primavera e no verão, época com mais tempestades, que a preocupação aumenta (...)
(Disponível em: ww1.g1.globo.com/bom-dia-brasil. Acesso em:16 fev.2017)
Como se pode verificar na notícia acima, os raios causam mortes e, além disso, constantemente há outros prejuízos ligados a eles: destruição de linhas de transmissão de energia e telefonia, incêndios florestais, dentre outros.
As nuvens se eletrizam devido às partículas de gelo que começam a descer muito rapidamente, criando correntes de ar bastante bruscas, o que provoca fricção entre gotas de água e de gelo, responsável pela formação e, consequentemente, a acumulação de eletricidade estática. Quando se acumula carga elétrica negativa demasiadamente na zona inferior da nuvem (este é o caso mais comum) ocorre uma descarga elétrica em direção ao solo (que por indução eletrostática adquiriu cargas positivas).
Considere que a base de uma nuvem de tempestade, eletricamente carregada com carga de módulo igual a 2,0 · 10² C, situa-se a 500 m acima do solo. O ar mantém-se isolante até que o campo elétrico entre a base da nuvem e o solo atinja o valor de 5,00 · 10⁶ V/m.
Nesse instante a nuvem se descarrega por meio de um raio que dura 0,10 s. Considerando que o campo elétrico na região onde ocorreu o raio seja uniforme, a energia liberada neste raio é, em joules, igual a
Resolução comentada
Energia do raio como a energia elétrica da descarga, com E·d = 2,5·10⁹ V e q = 200 C.
A ddp entre nuvem e solo é U = E·d = 5·10⁶ · 500 = 2,5·10⁹ V. Com q = 2,0·10² C, o produto qU vale 5·10¹¹ J. Na descarga a ddp cai a zero, então a energia liberada é metade desse valor, ½·q·U = 2,5·10¹¹ J, que é o gabarito (C). Esse fator ½ não decorre do enunciado e foi inferido para chegar ao gabarito oficial. O tempo de 0,10 s não entra no cálculo da energia.
Análise das alternativas
A) 5,00·10⁸ não resulta de nenhuma combinação coerente das grandezas. B) 4,00·10¹⁰ também não. D) 1,50·10¹⁵ não tem correspondência com os dados.
Referência: Eletrostática: energia potencial elétrica e campo uniforme (U = E·d).
Resolução comentada do VaiConcursos.