Física Unesp

Resolução – UNESP 2017 – Meio do Ano (2ª Fase) – Q 21 (Física)

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Questão 21

O mecanismo de formação das nuvens de tempestade provoca a separação de cargas elétricas no interior da nuvem, criando uma diferença de potencial elétrico U entre a base da nuvem e o solo. Ao se atingir certo valor de potencial elétrico, ocorre uma descarga elétrica, o raio.

Suponha que, quando a diferença de potencial entre a nuvem e o solo atingiu o valor de $$1,8\cdot 10^{8}\, V$$, ocorreu um raio que transferiu uma carga elétrica de 30 C, em módulo, da nuvem para o solo, no intervalo de 200 ms. Calcule a intensidade média da corrente elétrica, em ampères, estabelecida pelo raio. Considerando que uma bateria de capacidade 50 Ah acumula energia para fornecer uma corrente de 50 A durante uma hora, calcule quantas baterias de 10 V e capacidade 50 Ah poderiam ser totalmente carregadas supondo que toda a quantidade de energia desse raio pudesse ser transferida a elas. Apresente os cálculos.

Solução:

Para calcular a corrente fornecida do pelo raio, basta dividir a carga pelo tempo. \[i = \frac{30}{200\cdot 10^{-3}}  \longrightarrow i = 150\, A\]

Para o segundo cálculo, precisamos primeiro descobrir quanta energia o raio pode fornecer para as baterias. \[E_{t} = q\cdot U \longrightarrow E_{t} = 30\cdot 1,8\cdot 10^{8} J\] A carga da bateria é a quantidade de ampères-hora multiplicada pelo tempo que a bateria funciona. \[q_{b} = 50\cdot 3600\, C\] Então, cada bateria pode armazenar a seguinte energia: \[E_{b} = 50\cdot 3600\cdot 10 \longrightarrow E_{b} = 1,8\cdot 10^{6}\, J\] Para saber o número de baterias, basta dividir a energia total pela energia de uma bateria. \[n = \frac{E_{t}}{E_{b}} \longrightarrow n = \frac{30\cdot 1,8\cdot 10^{8}}{1,8\cdot 10^{6}} \longrightarrow n = 3000\,\,\, baterias\]

Sobre o autor

Guimarães

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