Questão 127 — ENEM 2021 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Hidrodinâmica e geração de energia (potência hidráulica)
• ⚡ Nível: Médio — exige interpretar um texto técnico sobre hidrelétricas e relacionar corretamente cada tipo de usina (acumulação × fio-d'água) ao parâmetro físico que a favorece
• 🎯 Tema/Habilidade: Matriz energética e conversão de energia cinética da água em energia elétrica; competência de leitura e interpretação de textos científicos aplicados à física
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Ao escolher entre rios para construir uma usina fio-d'água (sem grande reservatório e sem depender de quedas artificiais), qual característica do rio deve pesar mais na decisão?"
• Palavras-chave decisivas: fio-d'água, fluxo de água do rio, vazão com mínimo ou nenhum acúmulo
• Armadilha típica: confundir o critério de escolha de uma usina fio-d'água com o de uma usina de acumulação — o candidato apressado marca a alternativa que fala em "deslocamento vertical do relevo" (B), pensando em queda-d'água, quando esse é justamente o critério do OUTRO tipo de usina, o de acumulação.
• O que a resposta precisa demonstrar: entendimento de que a energia de uma usina fio-d'água vem do movimento contínuo da massa de água — ou seja, depende diretamente da velocidade da correnteza, e não de uma coluna de água armazenada em altura.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Usinas de acumulação: aproveitam grandes desníveis (quedas-d'água) e represam volumes enormes de água em reservatórios. A energia potencial gravitacional armazenada (proporcional à altura da queda) é convertida em energia cinética ao passar pelas turbinas — por isso dependem do relevo acidentado e da capacidade de estocagem.
• Usinas fio-d'água: têm reservatório mínimo ou inexistente. A energia elétrica é gerada praticamente em tempo real, a partir do fluxo natural do rio passando pelas turbinas — por isso dependem diretamente da vazão e, mais especificamente, da velocidade com que a água se desloca (correnteza).
• Vazão (Q): grandeza física definida como o volume de fluido que atravessa uma seção do rio por unidade de tempo, Q = A × v, em que A é a área da seção transversal do leito e v é a velocidade média da correnteza. Para um mesmo A, quanto maior v, maior Q.
• Potência hidráulica em fluxo contínuo: a energia cinética disponível no escoamento cresce com o quadrado da velocidade (Ec = ½ m v²), e a taxa de energia transferida às turbinas (potência) cresce ainda mais rápido com v, pois tanto a massa que passa por segundo quanto a velocidade de cada partícula de água aumentam juntas. Por isso, correntezas mais velozes são desproporcionalmente mais vantajosas para usinas que não contam com o "empurrão extra" da altura de queda.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "as unidades de acumulação são localizadas em locais com altas quedas-d'água" → isso mostra que o critério "altura/desnível" (alternativa B) pertence ao outro tipo de usina, não à fio-d'água — logo B deve ser descartada para este caso.
• Evidência 2: "as unidades a fio-d'água geram energia com o fluxo de água do rio, ou seja, pela vazão com mínimo ou nenhum acúmulo do recurso hídrico" → o próprio enunciado define energia de fio-d'água = fluxo = vazão, sem depender de armazenamento; a variável física que intensifica esse fluxo, rio a rio, é a velocidade da correnteza.
• Síntese: como a usina fio-d'água não acumula água nem se apoia em grandes desníveis, o fator que realmente diferencia o potencial energético entre rios candidatos é a rapidez com que a água se move — ou seja, a velocidade de correnteza. É esse dado que deve ser comparado entre os rios da região.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar o que gera energia em uma usina fio-d'água

O texto afirma que a usina fio-d'água "gera energia com o fluxo de água do rio", sem acúmulo relevante. Isso significa que não há uma coluna de água represada esperando para cair de uma grande altura (como ocorre nas usinas de acumulação). A energia elétrica sai diretamente da força do escoamento passando pela turbina em tempo real.

Subpasso 4.2 — Relacionar "fluxo" ao parâmetro físico mensurável

Fisicamente, o fluxo de um rio é descrito pela vazão Q = A × v. Como a usina fio-d'água não pode contar com desnível expressivo (isso é característica da acumulação), o que resta para intensificar a energia disponível é a velocidade da correnteza (v). Quanto maior v, maior a energia cinética que a água carrega ao atingir as pás da turbina, e maior a potência gerada por unidade de tempo — mesmo sem represamento.

Subpasso 4.3 — Verificação contra as alternativas

Testando a lógica: entre dois rios com mesma área de seção transversal, aquele com correnteza mais veloz (A) entrega mais energia cinética às turbinas a cada segundo, sendo o mais indicado para fio-d'água. Já um relevo com maior desnível (B) favoreceria acumulação, não fio-d'água. Uma seção transversal menor (C), um volume menor por tempo (D) ou uma massa menor por tempo (E) reduzem — não aumentam — o potencial de geração. A única alternativa que amplia o potencial energético compatível com o funcionamento fio-d'água é a velocidade de correnteza maior. Resultado confirmado: alternativa A.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) velocidade de correnteza maior.

✅ Correta: é exatamente o parâmetro que substitui a "falta" de queda-d'água nas usinas fio-d'água. Maior velocidade significa maior energia cinética por unidade de água e maior potência entregue à turbina em tempo real, sem necessidade de reservatório — coerente com a definição do próprio texto de que a energia vem "do fluxo de água do rio".

B) deslocamento vertical do relevo maior.

❌ Incorreta: o texto atribui esse critério explicitamente às usinas de acumulação ("localizadas em locais com altas quedas-d'água"). Um grande desnível é irrelevante — e até contraditório — para o conceito de fio-d'água, que dispensa grandes quedas.

C) área de secção transversal do leito menor.

❌ Incorreta: reduzir a área do leito, isoladamente, não garante mais energia; pelo contrário, para uma mesma vazão, uma seção menor apenas descreve a geometria do canal, sem indicar aumento do fluxo de água disponível para a geração de energia.

D) volume de água por unidade de tempo menor.

❌ Incorreta: essa alternativa usa corretamente o conceito de vazão (volume/tempo), mas inverte o sentido desejado — um volume menor por tempo significa MENOS energia disponível, o oposto do que se busca ao selecionar um bom rio para fio-d'água.

E) quantidade de massa de água por unidade de tempo menor.

❌ Incorreta: mesma armadilha da alternativa D, agora expressa em vazão mássica (ṁ = ρQ). Uma massa menor escoando por segundo reduz a energia cinética disponível às turbinas, contrariando o objetivo de maximizar a geração.

🏆 Gabarito: A — a velocidade de correnteza maior é o único parâmetro, entre os listados, que aumenta o potencial de geração de energia em uma usina fio-d'água, exatamente porque essa tecnologia depende do fluxo contínuo da água, e não de desnível ou de reservatórios.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: como a usina fio-d'água converte energia diretamente do movimento da água (sem acumular volume nem depender de grande altura de queda), o único fator listado que efetivamente aumenta a energia disponível é a velocidade da correnteza — todas as demais alternativas ou descrevem o critério da usina de acumulação (B) ou propõem reduções que diminuem, e não aumentam, o potencial energético (C, D, E).
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma explorar textos sobre matriz energética brasileira (hidrelétricas, eólicas, solares, biomassa) pedindo que o estudante relacione uma definição dada no próprio enunciado a um conceito físico subjacente — aqui, "fluxo/vazão" precisa ser traduzido em "velocidade da correnteza".
• Generalização: sempre que o texto definir o funcionamento de um sistema (usina, motor, processo), procure primeiro no próprio enunciado a variável física que ele já associou ao fenômeno — a resposta certa quase sempre reformula essa variável, sem inventar outra.
• Dica de eliminação rápida: leia a frase que descreve o "outro tipo" mencionado no texto (aqui, a usina de acumulação) e elimine de cara qualquer alternativa que reproduza essa característica (relevo/altura) — ela pertence ao conceito oposto ao que a questão pede.
• Conexões: matriz elétrica brasileira e fontes renováveis; conceitos de vazão, energia cinética e potência em fluidos (também aplicáveis a usinas eólicas, onde a velocidade do vento cumpre papel análogo ao da correnteza).