Um automóvel move-se a
com uma força de arrasto de 1340 N .O consumo de gasolina é observado, sendo de
. Se a eficiência do motor é de
, determine a energia liberada por quilograma de combustível. A densidade do combustível é de
.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que um carro anda a 100 km/h sofrendo uma força de arrasto de 1340 N, consome 5 km por litro de gasolina, tem rendimento de motor de 15% e a densidade do combustível é 680 kg/m³.
Conteúdo: mecânica (potência e energia), eficiência de motor e fluxo de combustível.
O que vamos precisar:
Conteúdo: mecânica (potência e energia), eficiência de motor e fluxo de combustível.
O que vamos precisar:
- Calcular a potência mecânica útil (Pₙ) = força × velocidade.
- Ajustar pela eficiência pra achar a potência térmica consumida (Pₜ).
- Calcular a vazão mássica de combustível (ṁ).
- Relacionar potência térmica com ṁ pra achar energia por kg de combustível.
Passo 2
Primeiro, converte a velocidade pra m/s e acha a potência útil:
v = 100 km/h = m/s ≈ 27,78 m/s
Pₙ = F·v = ≈ 3,72×10^4 W
v = 100 km/h =
Pₙ = F·v =
Como o motor só rende 15%, a potência química (térmica) consumida é
Passo 3
Agora a vazão volumétrica de combustível: o carro faz 5 km por litro, então a cada 5 km gasta 1 L.
A 100 km/h ele gasta 100/5 = 20 L/h.
Em m³/s:
A 100 km/h ele gasta 100/5 = 20 L/h.
Em m³/s:
Como ρ = 680 kg/m³, a vazão mássica é
Passo 4
Por fim, a energia liberada por quilograma de combustível
vem de
Resposta
A energia liberada por quilograma de combustível é aproximadamente