(Fumarc 2018)
A foto mostra um carrinho de massa m = 200g que funciona por meio da energia solar. Colocando-o no chão e sob a luz solar, ele percorre a distância de 1,0 metro em 1,0 segundo. As dimensões de sua placa valem 10 cm para o comprimento e 6,4 cm para a largura. A energia solar incidente sobre sua placa é de 1000 W/m2 .
Considerando os dados fornecidos, podemos afirmar que a diferença entre a velocidade adquirida pelo carrinho, caso ele tivesse um rendimento de 100%, e a velocidade real vale
Vamos ilustrar a situação.
Quando o carrinho está sob o sol ele adquire uma velocidade de 1 m/s
A placa tem 10 cm x 6,4 cm
que nos dá uma área de 0,0064 m2.
O sol fornece 1.000 w/m2.
Lembre-se, a unidade w equivale a J/s, resumindo, em uma área de 1 m2 o sol fornece 1 Joule/segundo
Em uma área de 0,0064 m2 a energia fornecida é de
1 m2 ---------------- 1000 J/s
0,0064 m2 -------- x
x = 6,4 J/s
Um corpo de massa m e velocidade v tem energia cinética \( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ e_c = {\large{ {mv^2} \over {2} } } } \)
ec: energia cinética, unidade no SI J (Joule)
m: massa do corpo, unidade no SI kg
v: velocidade do corpo, unidade no SI m/s
Digamos que o carrinho absorva toda essa energia e a transforme em energia cinética e como foi dito seu peso é de 0,2 kg, sabendo disso sua velocidade seria de
\( 6,4 = {\large{ {0,2v^2} \over {2} } } \)
\( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ v = 8 m/s } \)
Finalmente a diferença entre a velocidade do carrinho se ele tivesse um rendimento de 100% e a velocidade real é 8 -1 = 7 m/s
