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Questão de Física do ENEM 2015: Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e…
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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.
Descrição da imagem (gerado por IA)
Fotografia em preto e branco de um veículo experimental movido a energia solar deslocando-se em uma estrada asfaltada. O carro tem formato muito baixo, largo e alongado, com uma grande superfície plana coberta por painéis solares sobre a carroceria e uma pequena cabine fechada na parte frontal. Nas laterais há adesivos com logotipos e inscrições. A imagem tem leve desfoque de movimento, típico de registro em velocidade. Ao fundo, veem-se a pista, uma faixa de vegetação rasteira e árvores. Abaixo da foto está a fonte.
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
A potência elétrica útil do painel é a insolação recebida multiplicada pela área e pelo rendimento: P=1000W/m2⋅9,0m2⋅0,30=2700W. Como as resistências são desprezadas, essa potência é usada para aumentar a energia cinética do carro. A velocidade final é 108km/h=30m/s, então a energia cinética necessária é Ec=21mv2=21⋅200⋅(30)2=90000J. O tempo é t=Ec/P=90000/2700≈33s, valor mais próximo da alternativa de 33 s.
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