Questão 121 do Enem 2020 PPL: a potência do motor que leva a água ao reservatório

Enem 2020 PPL · 2º dia · caderno azul · Física · Mecânica

Nos outros cadernos: amarelo 131 · cinza 132 · rosa 100

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C 3,0 × 10² W

Um agricultor deseja utilizar um motor para bombear água (ρ_água = 1 kg L⁻¹) de um rio até um reservatório onde existe um desnível de 30 m de altura entre o rio e o reservatório, como representado na figura. Ele necessita de uma vazão constante de 3 600 litros de água por hora. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m s⁻².

Esquema: um motor junto ao rio bombeia água por um tubo inclinado até um reservatório no alto

Considerando a situação apresentada e desprezando efeitos de perdas mecânicas e elétricas, qual deve ser a potência mínima do motor para realizar a operação?

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

A potência mínima para elevar a água 30 m na vazão pedida.

A vazão em kg por segundo

3\,600\ \text{L/h} = 3\,600\ \text{kg/h} = \frac{3\,600\ \text{kg}}{3\,600\ \text{s}} = 1\ \text{kg/s}

A potência

Sem perdas, toda a potência vira energia potencial da água:

P = \frac{m\,g\,h}{\Delta t} = 1\ \text{kg/s} \times 10 \times 30 = 300\ \text{W} = 3{,}0 \times 10^2\ \text{W}

Alternativa C.

C Gabarito: alternativa C

Por que as outras alternativas estão erradas

A
Não considera a altura de 30 m: 10 W é o que custaria só o peso de 1 kg por segundo, sem elevar a água. (10,3% marcaram)
B
Não sai de m·g·h dividido pelo tempo. (17,8% marcaram)
D
Foi a mais marcada. Não divide pelo tempo em segundos: potência é energia por segundo, e a vazão foi dada por hora. (37,1% marcaram)
E
1,1 × 10⁶ é a energia gasta em uma hora (em joules), e não a potência. Falta dividir por 3 600 s. (8,9% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 62.306 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 699 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 4ª mais difícil de 44 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.

Acertaram25,4%dos candidatos marcaram a C

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

A10,3%
B17,8%
C25,4% ✓ gabarito
D37,1% mais marcada
E8,9%

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

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50025,1%
500 a 60024,7%
600 a 70030,9%
700 ou mais78%

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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