A unidade de flash de uma máquina fotográfica contém um capacitor que armazena a energia usada para produzir o flash. Em uma dessas unidades, um flash dura um tempo de
, com uma potência luminosa média igual a
. (a) Se a conversão da energia elétrica em luz possui eficiência de
(a energia restante se transforma em energia térmica), qual é a energia que pode ser armazenada no capacitor para obter esse flash? (b) A diferença de potencial entre as placas de um capacitor é igual a 125 V quando a energia armazenada é igual ao valor calculado na parte (a). Qual é o valor da capacitância?
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma unidade de flash que usa um capacitor para armazenar energia. O flash dura
segundos e tem uma potência média de
. Precisamos encontrar:
a) A energia armazenada no capacitor, considerando que 95% dessa energia é convertida em luz.
b) A capacitância do capacitor, sabendo que a diferença de potencial é 125 V quando a energia armazenada é a do item (a).
Para resolver isso, vamos usar conceitos de energia elétrica e capacitores.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia total emitida pelo flash. Sabemos que potência é a quantidade de energia por unidade de tempo, dada pela fórmula:
Onde:
-
é a potência, -
é a energia, -
é o tempo.
Queremos encontrar
, então rearranjamos a fórmula:
Passo 3
Substituindo os valores fornecidos:
Calculando isso:
Passo 4
Agora, considerando que apenas 95% da energia armazenada foi convertida em luz, a energia total armazenada no capacitor (
) pode ser encontrada pela relação:
Onde:
-
, -
.
Rearranjando para encontrar
:
Passo 5
Passando para a parte (b), queremos encontrar a capacitância
. Sabemos que a energia armazenada em um capacitor é dada por:
Onde:
-
, -
.
Rearranjando para encontrar
:
Resposta
a) A energia armazenada no capacitor é aproximadamente
.
b) A capacitância do capacitor é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Um trabalhador aplica uma força horizontal para empurrar uma caixa de
até o depósito de carga de um armazém. O coeficiente de atrito cinético entre a caixa e o solo é igual a 0,20. O depósito está a uma distância 17 m a sudoeste da posição inicial da caixa.
(a) A caixa é empurrada do norte para o sul e a seguir
do leste para o oeste. Qual é o trabalho total realizado pela força de atrito durante esse deslocamento?
(b) Se a caixa fosse empurrada diretamente em linha reta de modo que ela percorresse ao longo da direção sudoeste, qual seria o trabalho realizado pela força de atrito durante esse deslocamento?
© Com base em suas respostas dos itens (a) e (b), você pode dizer se a força de atrito é conservativa ou não conservativa? Explique.
(a) A caixa é empurrada
(b) Se a caixa fosse empurrada diretamente em linha reta de modo que ela percorresse
© Com base em suas respostas dos itens (a) e (b), você pode dizer se a força de atrito é conservativa ou não conservativa? Explique.
O bloco A de massa de
está em repouso sobre o topo de uma mesa. Ele é ligado a um bloco B, de massa
, por uma corda horizontal que passa sobre uma polia leve e sem atrito. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco A e o topo da mesa é de 0,450 . Depois que os blocos são libertados, ache (a) a velocidade de cada bloco depois de terem se movimento 3 cm .
Em um calorímetro ideal, são colocados 100 g de gelo a
e 100 g de água a
que entram em equilíbrio térmico. Em seguida, é inserida no calorímetro uma massa
de alumínio a uma temperatura de 110
. A temperatura final de equilíbrio é
. Considere:
- Calor específico da água
. - Calor específico do alumínio
- Calor latente de fusão
Calcule o valor de.
(b) Coloca-se entre as duas partículas uma terceira, de massa
, em repouso, alinhada com
e
. Mostre que a transferência de energia cinética de
para
é máxima quando
. Mostre que, para
, a presença da partícula intermediária possibilita transferir mais energia cinética de
para
do que no caso
.