Questão 51 — ENEM 2016 Reaplicação

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Eletrodinâmica (Potência Elétrica)
• ⚡ Nível: Fácil — exige apenas aplicar a fórmula P = V × I e realizar uma subtração simples entre duas potências
• 🎯 Tema/Habilidade: Cálculo de potência elétrica em corrente contínua e comparação de eficiência energética entre fontes de luz (Competência de Área 3 — compreender o papel da energia na vida moderna)
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Descubra quanto a potência consumida diminui quando a lâmpada incandescente de 60 W é trocada pela lâmpada de LED especificada."
• Palavras-chave decisivas: 12 V, corrente contínua de 0,45 A, redução da potência consumida
• Armadilha típica: calcular corretamente a potência do LED (5,4 W) e parar por aí, esquecendo que a pergunta não quer o consumo do LED, e sim a diferença em relação aos 60 W da incandescente.
• O que a resposta precisa demonstrar: duas etapas encadeadas — (1) obter a potência elétrica do LED a partir de V e I; (2) subtrair esse valor da potência da incandescente para achar a redução.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Potência elétrica (P = V × I): em corrente contínua, a potência dissipada ou consumida por um dispositivo é o produto entre a tensão aplicada e a corrente que o atravessa. É a fórmula mais básica e mais cobrada da eletrodinâmica no ENEM.
• Lei de Ohm (R = V/I): relaciona tensão, corrente e resistência, mas não calcula potência — é um erro comum confundir essa divisão com a multiplicação de P = V × I.
• Eficiência luminosa: duas lâmpadas podem produzir a mesma quantidade de luz (mesmo fluxo luminoso) consumindo potências elétricas muito diferentes; o LED converte proporcionalmente mais energia elétrica em luz e menos em calor, por isso "ilumina igual" gastando muito menos.
• Redução (diferença) de potência: é simplesmente a subtração ΔP = P_maior − P_menor entre as duas potências envolvidas, nunca um valor isolado.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "funciona com 12 V e corrente contínua de 0,45 A" → fornece exatamente os dois dados necessários (tensão e corrente) para calcular a potência elétrica do LED pela fórmula P = V × I.
• Evidência 2: "produz a mesma quantidade de luz que uma lâmpada incandescente de 60 W" → fixa o valor de referência (60 W) como a potência que estava sendo consumida antes da troca, e garante que a comparação é justa, pois a luminosidade (o "serviço" prestado) é a mesma nos dois casos.
• Síntese: o problema pede, na prática, "quanto de potência elétrica deixou de ser consumido para se obter a mesma luz". Isso exige calcular P_LED e depois compará-la com os 60 W originais via subtração.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Calcular a potência elétrica consumida pelo LED

Em corrente contínua, a potência é dada por:

P = V × I

Substituindo os valores fornecidos (V = 12 V e I = 0,45 A):

P_LED = 12 × 0,45 = 5,4 W

Ou seja, a lâmpada de LED consome apenas 5,4 W para produzir a mesma luz que a incandescente produz consumindo 60 W.

Subpasso 4.2 — Calcular a redução de potência ao trocar a lâmpada

A redução é a diferença entre a potência antiga (incandescente) e a nova (LED):

ΔP = P_incandescente − P_LED

ΔP = 60 − 5,4

ΔP = 54,6 W

Subpasso 4.3 — Verificação

Confirma-se que 60 W − 5,4 W = 54,6 W, valor que aparece integralmente na alternativa A. Faz sentido fisicamente: como o LED é muito mais eficiente, a quase totalidade da potência antes consumida (91% dela) deixa de ser gasta, e a lâmpada continua entregando a mesma quantidade de luz.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) 54,6 W

✅ Correta: é exatamente 60 − 5,4 = 54,6 W, a diferença entre a potência da lâmpada incandescente (60 W) e a potência calculada do LED (P = V × I = 12 × 0,45 = 5,4 W). Essa é a redução real de consumo obtida com a troca.

B) 27,0 W

❌ Incorreta: resulta de multiplicar diretamente a potência da incandescente pela corrente do LED (60 × 0,45 = 27,0), sem primeiro calcular a potência do próprio LED e sem realizar a subtração correta. É um erro de "mistura de grandezas" — usa a corrente de um dispositivo com a potência de outro, quando deveriam ser tratados separadamente e depois comparados.

C) 26,6 W

❌ Incorreta: surge de confundir a fórmula da potência (P = V × I) com a da resistência elétrica pela Lei de Ohm (R = V/I). Calculando 12 ÷ 0,45 ≈ 26,7 W (arredondado para 26,6), o candidato aplica a operação errada — divisão em vez de multiplicação — trocando duas relações fundamentais e distintas da eletrodinâmica.

D) 5,4 W

❌ Incorreta: é exatamente a potência consumida pela lâmpada de LED (P = 12 × 0,45 = 5,4 W), calculada corretamente até aí. O erro está em parar o raciocínio nesse ponto e responder com o consumo do LED, sem executar a segunda etapa pedida pelo comando: a subtração em relação aos 60 W da incandescente para achar a redução.

E) 5,0 W

❌ Incorreta: repete o mesmo erro conceitual da alternativa D — apresentar a potência do LED, e não a redução —, mas ainda soma um deslize de arredondamento (aproximar 5,4 W para 5,0 W). Como D, ignora que a pergunta exige uma subtração final, não apenas o cálculo isolado de P = V × I.

🏆 Gabarito: A — a redução de potência é a diferença entre a potência da incandescente (60 W) e a potência calculada do LED (P = V × I = 5,4 W), resultando em 54,6 W.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a alternativa A completa corretamente as duas etapas exigidas — calcular P_LED por P = V × I e depois subtrair esse valor de 60 W; todas as demais param no meio do caminho ou aplicam a fórmula errada.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora contextualizar potência elétrica em situações do cotidiano — lâmpadas, chuveiros, eletrodomésticos — sempre exigindo a fórmula básica P = V × I (ou P = R × I², P = V²/R) associada a alguma comparação, economia ou tempo de uso.
• Generalização: sempre que o enunciado pedir "redução", "economia" ou "diferença" de potência/energia, é sinal de que a resposta exige DUAS contas: primeiro calcular o valor que falta, depois subtrair (ou comparar) com o valor já dado. Nunca entregue apenas o resultado do cálculo intermediário.
• Dica de eliminação rápida: ao ver "12 V" e "0,45 A" juntos, monte mentalmente P = V × I = 5,4 W antes mesmo de olhar as alternativas. Qualquer opção igual a 5,4 W (ou próxima disso) é armadilha — é o valor do LED, não a resposta pedida. Já a resposta certa deve ser bem menor que 60 W mas maior que 5,4 W, o que já elimina B, C e mantém o foco em A.
• Conexões: revise também questões sobre consumo de energia elétrica em kWh (potência × tempo) e sobre eficiência energética comparando diferentes tecnologias (incandescente × fluorescente × LED), temas recorrentes em provas de Física do ENEM.