Questão FC278474
Figura I Figura II Avanços da tecnologia têm permitido o desenvolvimento de novas formas de geração de energia sustentável. Dois processos usuais de transformação de energia solar
Ótica
CEBRASPE (CESPE) · 2023
Figura I
Figura II
Avanços da tecnologia têm permitido o desenvolvimento de novas formas de geração de energia sustentável. Dois processos usuais de transformação de energia solar em energia elétrica são ilustrados nas figuras I e II, precedentes: a conversão de energia solar com a utilização de espelhos côncavos e a conversão de energia eólica com a utilização da velocidade do vento, respectivamente.
No método de geração de energia representado na figura I, um processo conhecido como concentração solar, espelhos côncavos são usados para concentrar a luz solar em um ponto focal (acumulador de energia), onde a energia solar é transformada em calor e, em seguida, convertida em eletricidade. Esse processo é frequentemente utilizado em usinas de energia solar termossolares.
Na geração de energia representada na figura II, a partir do rotor da hélice, a energia cinética do vento é convertida em energia mecânica. Um multiplicador de velocidade, conjunto de engrenagens sem escorregamento, transforma a rotação lenta das hélices (20 rotações por minuto) em uma rotação mais rápida (1.800 rotações por minuto) capaz de operar o gerador de eletricidade. A quantidade da energia que o vento transfere para o rotor dependerá da densidade do ar (\(\rho\)), da área circular de varredura do rotor (\(A\) = 9.000 m2) e do deslocamento de uma massa de ar (\(m\)) a uma velocidade (\(\nu\)). A potência do vento (\(P_v\)) associada ao deslocamento da massa de ar é definida por \(P_v = \dfrac 1 2 \dfrac {\Delta m} {\Delta t}v^2\) e o fluxo de massa de ar que atravessa as pás do rotor é dado por \(\dfrac {\Delta m} {\Delta t} = \rho A \nu\).
Tendo como referência as figuras I e II e as informações precedentes, e considerando que a densidade do ar seja 1,2 kg m-3, julgue o próximo item.
Os raios solares que incidem paralelos ao eixo óptico (eixo principal) do espelho côncavo convergem para o ponto central do espelho.
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Gabarito
Errado
Comentário do professor
A afirmação é errada porque raios solares paralelos ao eixo óptico de um espelho côncavo não convergem para o "ponto central do espelho", mas para o ponto focal.
Para um espelho esférico, o foco está localizado no ponto onde os raios paraxiais se cruzam e está a uma distância \(f\) do vértice dada por \(f=\dfrac{R}{2}\), sendo \(R\) o raio de curvatura (o centro de curvatura fica a distância \(R\)).
No caso ideal do espelho parabólico, todos os raios paralelos ao eixo refletem exatamente no foco. Um raio que venha exatamente pelo eixo (coincidente) incide no vértice e é refletido de volta ao longo do mesmo eixo, não "para o centro". Assim, o ponto buscado é o foco, não o centro do espelho.
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