Em se tratando do processo de soldagem, Pergunta-se:
3) Qual dos dois produz mais trabalho (baseado apenas no valor de U e I)?
3) Qual dos dois produz mais trabalho (baseado apenas no valor de U e I)?
Passo 1
O enunciado pergunta qual dos dois processos de soldagem “produz mais trabalho”, mas não trouxe os valores numéricos de tensão e corrente nem especificou quais são os “dois”. A única instrução é "baseado apenas no valor de
e
".
Para formalizar a comparação vou chamar os dois processos de A e B e assumir que para cada um são fornecidos (ou conhecidos) os pares , e
. A pergunta então é: usando somente
e
, como decidir qual gera mais trabalho?
Para formalizar a comparação vou chamar os dois processos de A e B e assumir que para cada um são fornecidos (ou conhecidos) os pares
Passo 2
Conceito-chave: potência elétrica. A potência elétrica instantânea é a razão entre energia (ou trabalho) transferida e o tempo. Em eletricidade define-se:
onde:
-
é a potência elétrica (unidade: watt, ); -
é a tensão elétrica (unidade: volt, ); -
é a corrente elétrica (unidade: ampere, ).
Explicação didática curta e intuitiva: tensão
diz quanta energia cada coulomb de carga “carrega” (J/C); corrente
diz quantos coulombs passam por segundo (C/s). Multiplicando obtém-se energia por segundo (J/s), que é potência.
Passo 3
Relação entre trabalho/energia e potência: se a potência é constante durante um intervalo de tempo
, a energia (ou trabalho) entregue nesse intervalo é
Portanto:
- Para comparar potências instantâneas compare
com . - Para comparar energias entregues em durações possivelmente diferentes compare
com .
Passo 4
Aplicação direta ao enunciado (que pede julgar "baseado apenas no valor de
e
"): a comparação que se pode fazer sem informação de tempo é sobre potência instantânea. Então o critério é:
- O processo que tiver maior produto
, produz mais potência e, se os tempos forem iguais, também produz mais trabalho/energia.
Passo 5
Exemplo numérico para fixar a ideia (exercício do tipo que dá confiança na prova). Suponha:
Então
Suponha
Então
Conclusão do exemplo:
, logo A produz mais trabalho por segundo; se os dois operarem pelo mesmo tempo, A também entrega mais energia total.
Passo 6
Observações importantes (pra não cair em pegadinhas na prova):
- Se os dados forem em corrente alternada, usar os valores eficazes (RMS) de
e para calcular por . Mas, se o enunciado pede "baseado apenas no valor de e ", presume-se que são valores adequados para multiplicar diretamente (p.ex. DC ou RMS quando aplicável) e que o fator de potência não entra na comparação. Se o enunciado não indicar , não dá para incluir esse efeito. - Na soldagem real a energia efetiva que aquece o metal depende de eficiência, design da tocha, perdas, etc. Mas o enunciado pediu explicitamente para considerar apenas
e , então essas perdas são ignoradas.
Passo 7
Regra prática rápida que use na prova: calcule
para cada processo; o que tiver maior produto entrega mais potência. Se os tempos forem iguais, também entrega mais trabalho; se os tempos forem diferentes, multiplique por
e compare
.
Resposta
O processo cujo produto
, for maior (e, se as durações forem diferentes, aquele com maior
,).