Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 8.Problemas Adicionais - Ex. 129
Os Estados Unidos continentais têm uma área de aproximadamente e uma altitude média de acima do nível do mar). A precipitação média anual é de . A fração dessa água de chuva que retorna à atmosfera por evaporação é ; o resto vai para o oceano. Se o decréscimo de energia potencial gravitacional do sistema água-Terra associado à parcela de água que vai para o oceano pudesse ser totalmente convertido em energia elétrica, qual seria a potência média? (A massa de de água é de .)
Passo 1
Vamos começar calculando o volume de água de chuva que cai na área total dos Estados Unidos continentais:
A área de superfície é:
E a altura da precipitação é , então:
Se cada metro cúbico de água tem massa de , então a massa total contida nesse volume é:
Passo 2
Apenas dessa massa desce pela altura média de para chegar até o oceano, então a variação de energia potencial associada a isso é:
E se isso acontece ao longo de um ano, qual é a potência média? Só precisamos calcular a energia média pelo intervalo de tempo:
Vamos calcular quantos segundos existem em um ano:
Então:
Resposta
A potência média seria de .