Ciências da Natureza I – Ensino Médio
Oficina Energia e suas transformações
Material do aluno
Caro aluno,
Esse material foi elaborado com o objetivo de ajudá-lo a desenvolver as seguintes habilidades:
H39 - Relacionar os conceitos de energia e trabalho.
H40 – Identificar algumas formas de energia expressando-as em linguagem matemática quando
necessário.
H41 – Identificar transformações de energia em diferentes processos de geração e uso.
H42 – Aplicar o teorema de conservação da energia na resolução de problemas.
H49 – Relacionar elementos e grandezas mensuráveis de equipamentos e circuitos elétricos
(carga elétrica, corrente, tensão, resistência, potência, força eletromotriz).
Faça uma leitura atenta do material e sempre que surgir uma pergunta tente respondê-la.
Procure auxílio do monitor sempre que tiver alguma dúvida.
Bons estudos!
Pôr do sol na Escola Fundação Bradesco Canuanã (TO)
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1.0
– Energia e suas transformações
No mundo atual, muito se fala em energia. Sabe -se que ela é essencial à vida.
O papel do Sol, do petróleo e de outros combustíveis é de vital importância para
que se consiga a energia que nos mantém vivos e que faz nossas máquinas e
mecanismos funcionarem. Novas fontes de energia estão sendo constantemente
investigadas, par a substituir outras já quase esgotadas.
Em situações comuns de nosso dia-a-dia geralmente utilizamos a palavra energia para qualificar
uma atividade. Por exemplo: “O professor falou com energia.” quer dizer que ele foi enfático
ao se pronunciar.
Além disso, a palavra energia está associada às necessidades básicas do corpo humano:
alimento e exercício físico. Calculamos quanta energia iremos “gastar” numa corrida de 20
minutos, ou quanta energia iremos “ganhar” se comermos um brigadeiro. Nesses casos a
energia é algo que podemos gastar ou ganhar.
1. E na Física? Pesquise nos livros e nos seus materiais de estudo qual é a definição de energia
do ponto de vista da Física? Escreva sua resposta a seguir.
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_____________________________________________________________________________
Saindo do senso comum e entrando no domínio da ciência, vamos verificar qual o uso dado à
palavra energia. A Física hoje nos diz de maneira simples o que é energia. Em diversos livros de
Física encontraremos a seguinte conceituação:
“Energia é a capacidade que um sistema tem, de realizar trabalho.”
Isso quer dizer que, ao observarmos a realização de trabalho, sabemos que este só foi possível
graças à energia existente ali. Quando vemos uma lâmpada iluminando uma sala dizemos que
ela está emitindo energia luminosa. É difícil imaginar como essa energia luminosa, emitida pela
lâmpada e que se espalha pela sala, pode ser vista como uma “capacidade de realizar trabalho”.
Observe que a compreensão do conceito de energia não vem do conhecimento de sua
definição, mas sim da percepção de sua presença em todos os processos de transformação que
ocorrem em nosso organismo, no ambiente terrestre ou no espaço sideral.
Quando pegamos uma sacola cheia de compras e a
colocamos sobre a mesa, a força de nosso braço realizou um
trabalho. Esse trabalho equivale à energia gasta pelo nosso
braço para realizar esse movimento. Nós não vemos a
energia sendo gasta pelos músculos de nosso braço, mas
vemos a sacola sair do chão e chegar à mesa. Esse trabalho
só foi possível porque nosso braço tinha energia para
transformar.
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Agora que você já conhece um pouco do significado do conceito de energia, faça uma reflexão e
responda aos questionamentos abaixo:
2. Cite uma frase de uso comum, em que apareça a palavra energia. Qual é o significado da
palavra “energia” nessa situação?
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3. Leia novamente a definição dada pela Física. Assim como no caso da sacola, pense em um
outro exemplo do cotidiano, onde essa definição pode ser aplicada.
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Entramos em contato cotidianamente com diversas formas de energia. Suas
transformações acompanham nossa vida e fazemos uso dela em nosso trabalho,
residência e lazer. Observe com atenção o quadro a seguir que mostra várias
formas de energia e alguns dos se us usos em nossa vida cotidiana.
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Transformações de energia
ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física,vol.1. 2000.
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Em síntese, conforme o quadro, podemos dizer que:

A energia armazenada nos átomos na formação do Universo deu origem a
energia nuclear;

Num passado distante, o Sol alimentou as plantas e os animais, dando
origem a energia química;

No passado, o Sol possibilitou que as plantas crescessem, armazenando
energia química na madeira, por exemplo;

Num passado recente, o Sol aqueceu o ar produzindo v entos e evaporou a
água formando as nuvens produzindo chuva, deu origem a energia
cinética e potencial;

No presente, o Sol faz as plantas crescerem, aquece e ilumina o espaço e
as superfícies que recebem as radiações, dando origem a energia química
nos vegetais.
Disponível
em:< http://envolverde.com.br/economia/mundo -economia/nos-estadosunidos-energia-solar-e-eolica-nao-e-fantasia-e-estimulo-economico/>. Acesso em: 24
jan. 2014. 11h50min.
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2.0 – Energia Potencial Gravitacional, Energia Cinética e
Energia Mecânica
Energia Potencial Gravitacional
Energia Potencial Gravitacional é a energia “armazenada” por um objeto em
virtude da posição que está em relação a um referencial. Quanto maior for a
altura da queda e a da massa, maior será a energia armazenada pelo objeto.
Uma pedra parada no alto da montanha
ao lado não realiza nenhum trabalho.
Porém, quando começa a rolar, é melhor
sair da frente.
A energia potencial gravitacional
representada matematicamente por:
é
Ep = m.g.h
Onde
Ep é a energia potencial gravitacional
g a aceleração da gravidade
h a altura na qual o objeto se encontra
Disponível em:
<http://suuntobrasil.blogspot.com.br/2010_05_01_archi
ve.html>. Acesso em: 24 jan. 2014. 13h32min.
4. Uma bolinha de massa 0,10 kg, encontra-se sobre uma mesa horizontal de altura 0,80 m,
como indica a figura.
Calcule a energia potencial gravitacional da bolinha.
Adote g = 10 m/s2.
a) em relação ao plano da mesa;
b) em relação ao solo.
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5. Quanto varia a energia potencial gravitacional de uma pessoa de massa 80 kg ao subir do
solo até o 6º andar de seu prédio? Cada andar possui 4m de altura. Adote g = 10 m/s2
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6. Um carrinho de massa 2 kg tem energia potencial gravitacional de 1.000 J em relação ao
solo, no ponto mais alto de sua trajetória. Sabendo que g = 10 m/s2, determine a posição na qual
o carrinho se encontra.
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Energia Cinética
É a energia associada ao movimento dos corpos. Em seu cálculo, ela depende
de outras duas grandezas físicas : a massa e da velocidade do corpo.
Quando um corpo tem movimento , dizemos que ele possui energia cinética . Ao
se chocar com outro corpo aplica nele uma força, podendo produzir trabalho.
velocidade
A Energia Cinética é representada matematicamente por:
Ec = 1m.v2
2
Onde o Ec é a energia cinética, m a massa e v a velocidade.
7. A tirinha abaixo representa uma colisão entre o carrinho do Cebolinha e uma árvore. Suponha
que a velocidade do seu carrinho fosse de 36 km/h e que sua massa seja 150 kg.
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Disponível em: <http://www.cbpf.br/~eduhq/html/questoes/questoes_mileni.htm>. Acesso em: 24 jan. 2014. 13h46min.
Calcule o valor da energia cinética (em J) do sistema antes do choque.
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8. Um carro pequeno tem massa de 900 kg. Se ele está em uma estrada, a uma velocidade de
72 km/h (20 m/s), quanto vale sua energia cinética?
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9. Se a velocidade do carro da questão anterior for reduzida à metade, qual o novo valor da
energia cinética? Quantas vezes a energia cinética diminuiu, quando a velocidade ficou reduzida
à metade?
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Energia Mecânica
Chamamos de energia mecânica a todas as formas de energia relacionadas com o movimento
de corpos ou com a capacidade de colocá-los em movimento ou deformá-los. A energia
mecânica total de um sistema é a soma da energia potencial com a energia cinética.
Energia Mecânica = Energia Cinética + Energia Potencial
10. Na situação mostrada na figura explique o que ocorre com a energia mecânica.
Ep = 6.000 J
Ec = 0
Ep = 3.000 J
Ec = 3.000 J
Ep = 0
Ec = 3.000 J
Disponível
em:
<http://admiradoresdafisica.blogspot.com.br/2012/09/conservacao-da-energiamecanica.html>. Acesso em: 24 jan. 2014. 14h01min.
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11. Uma bola de 300 g recebe um impulso, para cima, e sobe com velocidade inicial de 14,1
m/s. A bola atinge uma altura de 10 m antes de começar a cair. Admita que a bola tenha sido
lançada do nível do chão e despreze a resistência do ar. Com essas informações responda:
a) Qual o valor da energia potencial gravitacional da bola no instante em que atinge o ponto
mais alto da trajetória?
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b) Qual o valor da velocidade da bola no ponto mais alto da trajetória?
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c) Qual é a energia potencial gravitacional da bola no momento em que atinge novamente o
solo?
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d) Qual o valor da velocidade da bola no momento em que atinge novamente o solo?
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12. (UFMG 98) Uma atleta de massa m está saltando em uma cama elástica. Ao
abandonar a cama com velocidade vo, ela atingirá uma altura h.
Considere que a energia potencial gravitacional é nula no nível da cama e
despreze a resistência do ar.
A figura mostra o momento em que a atleta passa, subindo, pela metade da
altura h.
Nessa posição, a energia mecânica da atleta é
a) m.g.h + m.vo2
2
2
b) m.g.h
2
c) m.vo2
2
d) m.g.h + m.vo2
2
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3.0 – Você depende da energia elétrica?
Para responder à pergunta acima leia atentamente o texto que se segue:
Blecaute provoca confusão e correria em SP
Desde que se acendeu a primeira lâmpada no país, em 1879, nunca houve um blecaute tão
abrangente quanto o da quinta-feira passada.
Estima-se que cerca de 60 milhões de moradores das regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste
ficaram sem eletricidade, uma multidão de gente no escuro, como nunca se viu. (...). Segundo o
Ministério das Minas e Energia, a causa foi um raio que atingiu a subestação de Bauru, no
interior de São Paulo.
Pontos de ônibus lotados, filas nos orelhões, trânsito caótico por causa dos semáforos
apagados. O blecaute provocou correria e confusão em vários pontos da cidade. O Metrô retirou
passageiros de dentro dos trens e suspendeu a operação. Uma das maiores preocupações foi a
segurança. As Polícias Civil e Militar, o Corpo de Bombeiros, o Comando de Policiamento de
Trânsito e a companhia de Engenharia de Tráfego acionaram esquemas de emergência,
colocando todo o efetivo possível de plantão. No Aeroporto Internacional de São Paulo, em
Guarulhos, pousos e decolagens ocorreram normalmente graças a geradores. Um avião que
estava em procedimento de pouso precisou arremeter no momento em que houve a queda de
energia, por medida de segurança. Em Congonhas, foi acionada a iluminação de emergência e
o último vôo da Ponte Aérea, às 22h15, não saiu.
(...) Os oficiais do Centro de Operações da Polícia Militar orientaram os policiais dos carros em
ronda para que observassem os estabelecimentos comerciais nas ruas e avenidas e muitos dos
carros passaram a fazer o policiamento com suas sirenes ligadas. As proximidades das
estações do metrô também receberam reforço, por causa da grande concentração de pessoas.
A maioria das chamadas dos bombeiros foi para retirar pessoas presas nos elevadores.
(...) Segundo a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp), o sistema
de bombardeamento de água parou e precisaria de três a quatro horas para retornar à
operação.
(...) Os semáforos pararam de funcionar praticamente em toda a cidade e o trânsito ficou
confuso. A companhia de Engenharia de Tráfego (CET) perdeu o contato com a maior parte dos
operadores durante o blecaute. Como a interrupção ocorreu durante a troca de turno entre os
operadores, muitos permaneceram em serviço.
(Revista Veja - 17/03/99 e Jornal O Estado de São Paulo - 12/3/99)
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13. Agora responda à pergunta: Você depende da energia elétrica? Justifique sua resposta.
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14. Quantas vezes, nós chegamos em casa, apertamos o interruptor e nada, simplesmente está
“faltando energia”. Você já imaginou como seria nossa vida se não existisse energia elétrica?
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15. Já parou para pensar quais os aparelhos que você possui na sua casa que dependem da
energia elétrica para funcionar? Cite alguns exemplos:
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Os avanços tecnológicos dos últimos séculos se mostraram de extrema importância para a
sociedade moderna. Equipamentos eletroeletrônicos, como computador, televisão, aparelhos de
som, condicionadores de ar, aquecedores, e diversos outros equipamentos só existem graças à
energia elétrica. Como será que a energia elétrica chega até sua casa?
A energia elétrica pode ser produzida através de diferentes fontes, porém no Brasil, ela na
maioria das vezes, vem das usinas hidrelétricas, que utilizam as quedas d’água dos rios para
gerar eletricidade. Depois de produzida, a energia elétrica vai para as cidades através das linhas
e torres de transmissão de alta tensão. Essas linhas e torres são aquelas nas estradas, que
levam a energia por longas distâncias.
Quando a eletricidade chega às cidades, ela passa pelos transformadores de tensão nas
subestações, que diminuem a voltagem. A partir daí, a energia elétrica segue pela rede de
distribuição, onde os fios instalados nos postes levam a energia até a sua rua. Antes de entrar
nas casas, a energia ainda passa pelos transformadores de distribuição (também instalados nos
postes) que rebaixam a voltagem para 127 ou 220 volts. Em seguida ela vai para a caixa do
medidor de energia elétrica, o relógio de luz. É ele que mede o consumo de energia de cada
residência.
Durante todo esse percurso a energia elétrica esta sujeita a interrupções, provocadas por raios,
ventos, tempestades, galhos de árvores e etc. São essas situações que são responsáveis pelas
interrupções do fornecimento de energia nas residências.
Quando essa energia chega até nossas casas ela será distribuída por todos os cômodos,
alimentando assim o sistema de iluminação e também os aparelhos que dependem dela.
Agora vamos falar de um assunto muito importante que está relacionado com a energia elétrica.
Cada aparelho eletroeletrônico, e também as lâmpadas apresentam um valor denominado
potência.
Quando compramos um aparelho, muitas vezes não damos a devida atenção ao valor de sua
potência. Em geral essa informação está presente em plaquetas de identificação, colada no
próprio equipamento.
Um chuveiro de maior potência tem maior capacidade de aquecimento, assim como um
aspirador de maior potência tem maior capacidade de aspiração e uma lâmpada, maior
capacidade de iluminação. No entanto, essa comparação só é válida quando estamos lidando
com aparelhos que têm o mesmo rendimento, ou seja, que aproveitam a energia que recebem
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de forma equivalente. Para aparelhos térmicos (como o chuveiro) e motores (como o aspirador)
essa comparação é razoavelmente válida, pois seu aproveitamento é relativamente igual,
independentemente do fabricante.
Para aprofundar essa reflexão resolva o exercício proposto a seguir.
16. (ENEM – 2009) A instalação elétrica de uma casa envolve várias etapas, desde a alocação
dos dispositivos, instrumentos e aparelhos elétricos, até a escolha dos materiais que a
compõem, passando pelo dimensionamento da potência requerida, da fiação necessária, dos
eletrodutos*, entre outras.
Para cada aparelho elétrico existe um valor de potência associado. Valores típicos de potências
para alguns aparelhos elétricos são apresentados no quadro seguinte:
Aparelhos
Aparelho de som
Chuveiro elétrico
Ferro elétrico
Televisor
Geladeira
Rádio
Potência (W)
120
3.000
500
200
200
50
*Eletrodutos são condutos por onde passa a fiação de uma instalação elétrica com a
finalidade de protegê-la.
A escolha das lâmpadas é essencial para obtenção de uma boa iluminação. A potência da
lâmpada deverá estar de acordo com o tamanho do cômodo a ser iluminado. O quadro a seguir
mostra a relação entre as áreas dos cômodos (em m2) e as potências das lâmpadas (em W), e
foi utilizado como referência para o primeiro pavimento de uma residência.
Área do
cômodo (m2)
Até 6,0
6,0 a 7,5
7,5 a 10,5
Potência da Lâmpada (W)
Sala/copa/cozinha
60
100
100
Quarto, varanda e corredor
60
100
100
Banheiro
60
60
100
OBS. Para efeitos dos
cálculos das áreas, as
paredes
são
desconsideradas.
Considerando a planta
baixa
fornecida,
com
todos os aparelhos em
funcionamento, a potência
total, em watts, será de
a)
b)
c)
d)
e)
4.070.
4.270.
4.320.
4.390.
4.470.
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4.0 – Energia que mantém nossas cidades ligadas
Leia atentamente o texto que se segue:
Apagão afetou pelo menos dez estados brasileiros
Um blecaute ocorrido na noite desta terça-feira (10/11/09) por volta das 22h13min, atingiu pelo
menos dez estados brasileiros, além do Paraguai. De acordo com o ministro de Minas e
Energia, Edison Lobão, o apagão que atingiu parte do Brasil tem relação
com o "desligamento completo" da usina hidrelétrica de Itaipu. A administração da usina, por
sua parte, afirmou que não houve problema de geração, mas sim em linhas de transmissão.
O blecaute atingiu em diferentes proporções ao menos dez estados. A região mais afetada foi a
Sudeste. Os estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Espírito Santo ficaram totalmente sem luz.
Em Minas Gerais, houve blecaute total nas regiões do Triângulo Mineiro e da Zona da Mata,
mas em partes de Belo Horizonte a luz não caiu durante a noite. O apagão também afetou o
interior do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso, o interior da
Bahia e partes de Pernambuco. Do outro lado da fronteira, o Paraguai, que também recebe
energia de Itaipu, ficou às escuras, em consequência do que usina chamou de "efeito dominó".
Disponível em: <http://g1.globo.com/Noticias/Brasil.> Acesso em: 10 abr. 2010. 08h36min.
17. As cidades estão organizadas de modo a não poder ficar sem energia elétrica. Faça uma
lista de tudo que deixa de funcionar durante a falta de energia elétrica.
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Nos centros urbanos, a energia elétrica que chega às nossas casas e empresas é gerada a
muitos quilômetros dali, em usinas de geração. As usinas transformam outro tipo de energia em
energia elétrica e são classificados pelo tipo de energia que transformam. Por exemplo, uma
usina termoelétrica transforma energia térmica em elétrica, uma hidrelétrica transforma energia
de movimento das águas em elétrica, uma usina eólica transforma a energia do vento em
elétrica.
18. Você sabe como a energia elétrica chega até sua residência?
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No Brasil a maior parte da energia elétrica produzida vem das usinas hidrelétricas, que utilizam
as quedas d’água dos rios para gerar eletricidade. Depois de produzida, a energia elétrica vai
para as cidades através das linhas e torres de transmissão de alta tensão. Essas linhas e torres
são aquelas que aparecem nas estradas, que levam a energia por longas distâncias.
Quando a eletricidade chega às cidades, ela passa pelos transformadores de tensão nas
subestações, que diminuem a voltagem. A partir daí, a energia elétrica segue pela rede de
distribuição, onde os fios instalados nos postes levam a energia até a sua rua. Antes de entrar
nas casas a energia ainda passa pelos transformadores de distribuição (também instalados nos
postes) que rebaixam a voltagem para 127 ou 220 volts. Em seguida ela vai para a caixa do
medidor de energia elétrica, o relógio de luz. É ele que mede o consumo de energia de cada
residência.
Durante todo esse percurso a energia elétrica esta sujeita a interrupções, provocadas por raios,
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ventos, tempestades, galhos de árvores e etc. São essas “coisas” que são responsáveis pelas
interrupções do fornecimento de energia nas residências.
Quando essa energia chega até nossas casas ela será distribuída por todos os cômodos,
alimentando assim o sistema de iluminação e também os aparelhos que dependem dela.
19. Observe a figura que ilustra o “caminho” percorrido pela energia desde a usina hidrelétrica
até uma residência. Na tabela abaixo foram indicados alguns elementos associados à usina.
Utilize os círculos na ilustração para indicar cada um desses elementos.
1 – Reservatório
2 – Comporta
3 – Barragem
4 – Conduto forçado
5 – Turbina hidráulica
6 – Gerador
7 – Canal de fuga
8 – Transformador elevador
9 – Linha de transmissão
10 – Subestação abaixadora
11 – Rede de distribuição
12 – Transformador
13 – Medidor
14 – Residência
No estudo sobre a importância das usinas hidrelétricas alguns pontos merecem uma reflexão
aprofundada. Vamos conhecer alguns deles:
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Se por um lado as usinas hidrelétricas







são fontes renováveis de energia;
utilizam a água dos rios;
podem ser utilizadas em sistemas de pequenos e grandes portes;
atraem investimentos em lazer, com sua represagem;
não produzem lixo;
possuem boa relação custo/benefício do ponto de vista financeiro;
tem um grande potencial hídrico ainda a ser explorado no Brasil.
Por outro lado
 devido à inundação causada pelo represamento da água mudam a fauna e flora da região;
 a decomposição de material orgânico submerso emite gás metano e CO2, que contribuem
para o aumento do efeito estufa;
 deslocam as populações ribeirinhas da sua região de origem;
 destroem terras produtivas e florestas;
 desviam o curso dos rios;
 requerem altos investimentos iniciais.
20. Diante desse quadro de aspectos a favor e contra as usinas hidrelétricas, pense um pouco e
registre sua opinião sobre essas questões.
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_____________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________
Um outro efeito do uso inadequado da energia elétrica pode ser traduzido pela figura a seguir. O
número de ligações clandestinas, também chamadas de "gato", provocam prejuízos milionários,
não só para as empresas, mas também para a população que acaba pagando a conta.
Sugestão de vídeo
Ligações clandestinas
de energia provocam
prejuízo no Nordeste
Disponível
em:
<http://g1.globo.com/jorn
al-daglobo/noticia/2013/11/lig
acoes-clandestinas-deenergia-provocamprejuizo-nonordeste.html>. Acesso
em:
24
jan
2014.
15h29min.
Disponível em:
<http://www.daee.sp.gov.br/acervoepesquisa/relatorios/revista/raee9904/imagens/
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Parte 5 - Energia elétrica e a conta de luz mensal
21. Vamos agora investigar conta de luz de uma residência. Observe a conta de luz mostrada a
seguir e reflita sobre as questões que seguem.
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a) Qual é a unidade de medida da energia consumida?________________
b) No
mês
analisado,
qual
casa?______________________
foi
o
consumo
de
energia
nessa
c) A que mês corresponde esse consumo (data da leitura)? ___________
d) Qual é a medida diária de consumo de energia da casa?____________
e) Qual o valor pago em reais (R$), sem os impostos? (Considere um mês de 30 dias)
______________________________
f)
Qual é o valor efetivo cobrado por unidade de energia consumida? Para isso, basta
dividir o valor cobrado (sem impostos) pelo total de energia consumida.
_________________________________________________________________________
g) Você seria capaz de estimar o valor a ser pago em um banho (10 minutos)? Para isso,
basta estimar o tempo do banho, em horas, e multiplicar pela potência em kW do
chuveiro (3.300 W).
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
h) Estime o valor pago, diariamente, pelo consumo da geladeira (300 W – 24 h), da TV (440
W – 8 h) e do ferro de passar roupas (1.000 W – 2 h).
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_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
i)
Aparelhos eletrônicos que ficam em modo de “espera”, o chamado stand-by, podem
consumir até 32,5 kWh por mês. Estime, em reais, o consumo de um desses aparelhos
em uma residência.
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6.0 – Circuitos elétricos
Em nosso dia-a-dia utilizamos vários aparelhos que necessitam de algum tipo de energia para
funcionar. É caso, por exemplo, dos aparelhos que funcionam com energia elétrica. Para entrar
em funcionamento, um aparelho elétrico tem de estar conectado a um circuito elétrico.
22. Pesquise e escreva alguns comentários sobre os circuitos elétricos.
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_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Vamos tomar como exemplo as lâmpadas e tomadas. Existem dois tipos de ligação de
lâmpadas e tomadas à rede elétrica:

ligação em série

ligação em paralelo
As tomadas são ligadas em paralelo e as lâmpadas podem estar ligados em série ou em
paralelo.
Para entender melhor o assunto, construímos dois circuitos: um em série e outro em paralelo.
Figura 1
Figura 2
Figura 1a
Figura 2a
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Material do aluno
23. Você seria capaz de identificar os circuitos que foram mostrados nas figuras 1, 1a, 2 e 2a?
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Vamos entender como eles funcionam?
Na associação em série todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. Os
resistores são ligados um em seguida do outro, existindo apenas um caminho para a corrente
elétrica.
Dessa forma quando uma lâmpada não funciona, as outras também não funcionam.
Já no circuito ligado em paralelo, os aparelhos não dependem um do outro, podendo funcionar
separadamente. Assim, podemos observar que em nossa residência as ligações são
independentes. Isto é, se uma lâmpada queimar ou for desligada, não haverá interferência no
funcionamento de outras lâmpadas ou aparelho quês estiver funcionando.
Observe a figura ao lado que mostra circuito em paralelo:
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24. Agora que você já sabe a diferença entre os dois, utilize os circuitos das figuras 1 e 2 e faça
um breve resumo sobre o que você entendeu por circuito em série e em paralelo.
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25. Observou-se na cozinha de uma residência que haviam lâmpadas ligadas num circuito em
série. Para calcular o valor da resistência equivalente desse circuito utilize as informações da
figura abaixo e as equações que se encontram no seu livro de Física.
0,5 
1,5 
2,0 
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26. Um eletricista montou em uma residência um circuito em paralelo com as especificações
mostradas na figura a seguir. Ao determinar a resistência equivalente, que valor ele encontrará?
240 
120 
240 
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27. Os resistores R1, R2 e R3 estão associados como indica a figura abaixo. Considerando
R1= 2,0 Ω, R2 = 2,0 Ω e R3= 4,0 Ω indique o valor da resistência equivalente.
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28. Um aluno estudando resistores ao se deparar com a figura abaixo fez os seguintes
questionamentos:
3
7
2
10 
 Qual é o tipo de associação desse circuito?
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 Será que consigo calcular a resistência equivalente?
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29. Duas lâmpadas de 4  e 6  estão ligadas a uma bateria de 6 V.
6V
4
6
a) A ligação é série ou em paralelo?
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b) Qual o valor da resistência equivalente?
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c) Qual a intensidade da corrente elétrica que atravessa o circuito?
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d) Qual a intensidade elétrica que atravessa cada uma das lâmpadas?
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e) Qual a potencia elétrica dissipada por cada uma das lâmpadas?
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30. O diagrama abaixo mostra os aparelhos ligados ao circuito de uma residência.
110 V
a) Determine o valor da resistência de cada aparelho.
Torradeira
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8A
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Aquecedor
______________________________________________
10 A
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______________________________________________
Lâmpada
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______________________________________________
2A
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______________________________________________
______________________________________________
20 A
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b) Qual será o valor da resistência equivalente?
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31. (Olimpíada Paulista de Física) O circuito elétrico de uma residência é representado na figura
abaixo:
220 W
F
Lâmpada de 250 W
TV 200 W
Refrigerador 500 W
Chuveiro 400 W
Se F é o fusível e está dimensionado para 20 A, qual (is) o (s) aparelho (s) que pode(m) ser
ligado(s) simultaneamente com o chuveiro?
a) TV.
b) TV e lâmpada.
c) Refrigerador.
d) TV e refrigerador.
e) Refrigerador e lâmpada.
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Parte 7 – Exercícios Enem
32.
(ENEM – 2009 – Prova cancelada) A energia geotérmica tem sua origem no núcleo
derretido da Terra, onde as temperaturas atingem 4.000 ºC. Essa energia é primeiramente
produzida pela decomposição de materiais radiativos dentro do planeta.
Em fontes geotérmicas, a água, aprisionada em um reservatório subterrâneo, é aquecida pelas
rochas ao redor e fica submetida a altas pressões, podendo atingir temperaturas de até 370 ºC
sem entrar em ebulição. Ao ser liberada na superfície, à pressão ambiente, ela se vaporiza e se
resfria, formando fontes ou gêiseres. O vapor de poços geotérmicos é separado da água e é
utilizado no funcionamento de turbinas para gerar eletricidade. A água quente pode ser utilizada
para
aquecimento
direto
ou
em
usinas
de
dessalinização.
Roger A. Hinrichs e Merlin Kleinbach. Energia e meio ambiente. Ed. ABDR (com adaptações).
Depreende-se das informações acima que as usinas geotérmicas
a) utilizam a mesma fonte primária de energia que as usinas nucleares, sendo, portanto,
semelhantes os riscos decorrentes de ambas.
b) funcionam com base na conversão de energia potencial gravitacional em energia térmica.
c) podem aproveitar a energia química transformada em térmica no processo de dessalinização.
d) assemelham-se às usinas nucleares no que diz respeito à conversão de energia térmica em
cinética e, depois, em elétrica.
e) transformam inicialmente a energia solar em energia cinética e, depois, em energia térmica.
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33 (ENEM – 2009 – Prova cancelada) A eficiência de um processo de conversão de energia,
definida como sendo a razão entre a quantidade de energia ou trabalho útil e a quantidade de
energia que entra no processo, é sempre menor que 100% devido a limitações impostas por leis
físicas.
A tabela a seguir, mostra a eficiência global de vários processos de conversão.
Sistema
Eficiência
Geradores elétricos
70 – 99%
Motor elétrico
50 – 95%
Fornalha a gás
70 – 95%
Termelétrica a carvão
30 – 40%
Usina nuclear
30 – 35%
Lâmpada fluorescente
20%
Lâmpada incandescente
5%
Célula solar
5 – 28%
Se essas limitações não existissem, os sistemas mostrados na tabela, que mais se
beneficiariam de investimentos em pesquisa para terem suas eficiências aumentadas, seriam
aqueles que envolvem as transformações de energia.
(A) mecânica
energia elétrica.
(B) nuclear
energia elétrica.
(C) química
energia elétrica.
(D) química
energia térmica.
(E) radiante
energia elétrica.
Referências bibliográficas
ALVARENGA, B. Curso de Física, volume 1. São Paulo: Scipione, 2000.
INEP. Enem - Provas e gabaritos. Disponível em: < http://portal.inep.gov.br/web/enem/edicoesanteriores>. Acesso em: 27 jan. 2013. 09h41min.
Silva, J . A. Projeto Escola e Cidadania: Física . São Paulo: Editora do Brasil,
2000.
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