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.
Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de $$1.000\, W/m^{2}$$, 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 $$9,0\, m^{2}$$ 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
A) 1,0 s.
B) 4,0 s.
C) 10 s.
D) 33 s.
E) 300 s.
Solução:
Primeiro precisamos descobrir quanto de energia o carro precisa para sair do repouso e chegar à velocidade de 108 km/h ou 30 m/s.
\[E = \frac{m\cdot v^{2}}{2} \longrightarrow E = \frac{200\cdot 30^{2}}{2} \longrightarrow E = 90.000\, J\] Agora precisamos descobrir o quanto de energia a placa pode fornecer.
1 m² ———- 1.000 W
9 m² ———- P
P = 9.000 W
Porém, somente 30% da potência da placa torna-se energia para o carro, então \[P’ = 9.000\cdot 0,3 \longrightarrow P’ = 2.700\, W\] Como Watt é J/s, podemos descobrir quantos segundos serão gastos para atingir a velocidade.
1 s ———- 2.700 J
t ———- 90.000 J
t = 33 s
Resposta: letra D.
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