Uma tensão de 120 V é aplicada em um reostato ajustado em 10 Ω. A partir de um determinado instante, a tensão sofre um aumento de 0,0015 V e a resistência sofre um decréscimo de 0,002 Ω. A variação da potência dissipada neste reostato, em watts, é

Questão

Uma tensão de 120 V é aplicada em um reostato ajustado em 10 Ω. A partir de um determinado instante, a tensão sofre um aumento de 0,0015 V e a resistência sofre um decréscimo de 0,002 Ω. A variação da potência dissipada neste reostato, em watts, é

Resposta

0,0612 W

Explicação

A potência dissipada em um resistor é P=V2R.P=\frac{V^2}{R}. Para pequenas variações em VV e R\, usamos o diferencial: dP=∂P∂VdV+∂P∂RdR.dP=\frac{\partial P}{\partial V}dV+\frac{\partial P}{\partial R}dR. Como P=V2R−1P=V^2R^{-1}: ∂P∂V=2VR,∂P∂R=−V2R2.\frac{\partial P}{\partial V}=\frac{2V}{R},\qquad \frac{\partial P}{\partial R}=-\frac{V^2}{R^2}. Dados: V=120 VV=120\,\text{V}, R=10 ΩR=10\,\Omega, dV=+0,0015 VdV=+0{,}0015\,\text{V}, dR=−0,002 ΩdR=-0{,}002\,\Omega.

Então: dP=2⋅12010(0,0015)−1202102(−0,002).dP=\frac{2\cdot120}{10}(0{,}0015)-\frac{120^2}{10^2}(-0{,}002). Calculando: 2⋅12010=24⇒24⋅0,0015=0,036,\frac{2\cdot120}{10}=24\Rightarrow 24\cdot0{,}0015=0{,}036, 1202102=14400100=144⇒−144⋅(−0,002)=+0,288.\frac{120^2}{10^2}=\frac{14400}{100}=144\Rightarrow -144\cdot(-0{,}002)=+0{,}288. Logo, dP≈0,036+0,288=0,324 W.dP\approx 0{,}036+0{,}288=0{,}324\,\text{W}.

Como as variações são muito pequenas, ΔP≈dP\Delta P\approx dP.

Observação: se a questão considerar a variação total exata, seria ΔP=(120,0015)29,998−120210,\Delta P=\frac{(120{,}0015)^2}{9{,}998}-\frac{120^2}{10}, que é praticamente o mesmo valor (diferença desprezível).

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