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. Disponível em: www.physics.hku.hk. Acesso em: 3 jun. 2015. 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

Questão 49 do Enem 2015: quanto tempo o carro solar leva para chegar a 108 km/h

Enem 2015 · 1º dia · caderno azul · Física · Mecânica

Nos outros cadernos: amarelo 77 · branco 88 · rosa 90

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D 33 s.

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.

Foto do carro solar Tokai Challenger, baixo e achatado, coberto por painéis solares, numa estrada

Disponível em: www.physics.hku.hk. Acesso em: 3 jun. 2015.

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

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

O tempo para o carro ir do repouso a 108 km/h usando só a energia do painel.

Potência útil do painel

P = 1\,000\ \text{W/m}^2 \times 9{,}0\ \text{m}^2 \times 0{,}30 = 2\,700\ \text{W}

Energia cinética final

v = 108\ \text{km/h} = 30\ \text{m/s}

E_c = \frac{m\,v^2}{2} = \frac{200 \times 30^2}{2} = 90\,000\ \text{J}

Tempo

Sem resistência do ar, toda a energia útil vira energia cinética:

t = \frac{E}{P} = \frac{90\,000}{2\,700} \approx 33\ \text{s}

Alternativa D.

D Gabarito: alternativa D

Por que as outras alternativas estão erradas

A
1 s exigiria uma potência de 90 000 W, muito acima do que o painel entrega. (6,2% marcaram)
B
4 s corresponde a usar 108 km/h sem converter para m/s, ou outro erro de unidade. (17,4% marcaram)
C
Foi a errada mais marcada. 10 s corresponde a usar toda a potência solar (9 000 W) e esquecer os 30% de rendimento. (25,3% marcaram)
E
300 s corresponde a usar a velocidade em km/h na energia cinética ou outro erro de conta. (12,8% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 5.751.609 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 628 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 28ª mais difícil de 45 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.

Acertaram37,8%dos candidatos marcaram a D

Habilidade 23 · Competência 6Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômicas.

Como os candidatos responderam

A6,2%
B17,4%
C25,3%
D37,8% ✓ gabarito
E12,8%

Em branco: 0,3% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50031,6%
500 a 60048,7%
600 a 70050,6%
700 ou mais69,1%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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