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ENEM · 2018 · 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Questões de Física comentadas

2º dia · Caderno 19 Azul · 19 questões de Física e interdisciplinares · Gabarito oficial e resoluções comentadas.

Seleção de questões de Física e interdisciplinares cuja resolução usa conceitos físicos. Gabarito oficial e resolução comentada. Numeração do Caderno 19 Azul.

Q91
Eletricidade — Carga elétrica — Bateria de celular

Com o avanço das multifunções dos dispositivos eletrônicos portáteis, como os smartphones, o gerenciamento da duração da bateria desses equipamentos torna-se cada vez mais crítico. O manual de um telefone celular diz que a quantidade de carga fornecida pela sua bateria é de 1 500 mAh.

A quantidade de carga fornecida por essa bateria, em coulomb, é de

A)

90.

B)

1 500.

C)

5 400.

D)

90 000.

E)

5 400 000.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

C
Resolução comentada

A capacidade indicada é $1500\text{ mAh}=1{,}5\text{ Ah}$. Como $Q=I\Delta t$ e $1\text{ h}=3600\text{ s}$, $1\text{ Ah}=3600\text{ C}$.

Portanto, $Q=1{,}5\cdot3600=5400\text{ C}$. Alternativa C.

Q92
Física moderna — Radioatividade — Meia-vida do iodo

O terremoto e o tsunami ocorridos no Japão em 11 de março de 2011 romperam as paredes de isolamento de alguns reatores da usina nuclear de Fukushima, o que ocasionou a liberação de substâncias radioativas. Entre elas está o iodo-131, cuja presença na natureza está limitada por sua meia-vida de oito dias.

O tempo estimado para que esse material se desintegre até atingir $1/16$ da sua massa inicial é de

A)

8 dias.

B)

16 dias.

C)

24 dias.

D)

32 dias.

E)

128 dias.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

D
Resolução comentada

A cada meia-vida, resta metade da massa anterior. Como $1/16=(1/2)^4$, são necessárias quatro meias-vidas.

Cada meia-vida dura oito dias: $t=4\cdot8=32\text{ dias}$. Alternativa D.

Q100
Mecânica — Gráficos do movimento — Teste de automóvel

Um piloto testa um carro em uma reta longa de um autódromo. A posição do carro nessa reta, em função do tempo, está representada no gráfico.

Mecânica — Gráficos do movimento — Teste de automóvel: figura do caderno original

Os pontos em que a velocidade do carro é menor e maior são, respectivamente,

A)

K e M.

B)

N e K.

C)

M e L.

D)

N e L.

E)

N e M.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

C
Resolução comentada

Em um gráfico posição versus tempo, a velocidade é a inclinação da tangente à curva, e não a altura do ponto.

Em M, a tangente é horizontal e a velocidade é zero. Em N, a inclinação é negativa, de modo que a velocidade é menor do que zero. Contudo, o gabarito considera a comparação do módulo da velocidade: M tem o menor módulo e L, a maior inclinação em módulo entre os pontos indicados. Alternativa C.

Q101
Ondulatória — Interferência destrutiva — Cancelamento de ruído

Alguns modelos mais modernos de fones de ouvido contam com uma fonte de energia elétrica para poderem funcionar. Esses novos fones têm um recurso, denominado “Cancelador de Ruídos Ativo”, constituído de um circuito eletrônico que gera um sinal sonoro semelhante ao sinal externo de frequência fixa. No entanto, para que o cancelamento seja realizado, o sinal sonoro produzido pelo circuito precisa apresentar simultaneamente características específicas bem determinadas.

Quais são as características do sinal gerado pelo circuito desse tipo de fone de ouvido?

A)

Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase igual a 90° em relação ao sinal externo.

B)

Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase igual a 180° em relação ao sinal externo.

C)

Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase igual a 45° em relação ao sinal externo.

D)

Sinal de amplitude maior, mesma frequência e diferença de fase igual a 90° em relação ao sinal externo.

E)

Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e mesma fase do sinal externo.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

B
Resolução comentada

Para cancelar uma onda sonora por interferência, a onda produzida pelo fone deve ter a mesma frequência e amplitude, mas fase oposta.

A oposição corresponde a $180^\circ$. Assim, compressões de uma onda coincidem com rarefações da outra, reduzindo o som resultante. Alternativa B.

Q102
Termologia — Calorimetria — Rendimento do micro-ondas

Para preparar um sopa instantânea, uma pessoa aquece em um forno micro-ondas 500 g de água em uma tigela de vidro de 300 g. A temperatura inicial da tigela e da água era de 6 °C. Com o forno de micro-ondas funcionando a uma potência de 800 W, a tigela e a água atingiram a temperatura de 40 °C em 2,5 min. Considere que os calores específicos do vidro e da sopa são, respectivamente, 0,2 cal/(g·°C) e 1,0 cal/(g·°C), e que 1 cal = 4,2 J.

Que percentual aproximado da potência usada pelo micro-ondas é efetivamente convertido em calor para o aquecimento?

A)

11,8%

B)

45,0%

C)

57,1%

D)

66,7%

E)

78,4%

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

D
Resolução comentada

A variação de temperatura é $\Delta T=40-6=34\,^\circ\text{C}$. A energia absorvida pela água e pela tigela é $Q=(500\cdot1+300\cdot0{,}2)\cdot34=19040\text{ cal}$.

Convertendo para joule, $Q=19040\cdot4{,}2=79968\text{ J}$. O forno recebe $E=P\Delta t=800\cdot150=120000\text{ J}$ em 2,5 minutos.

O rendimento é $\eta=Q/E\approx0{,}6664=66{,}6\%$, aproximadamente 66,7%. Alternativa D.

Q105
Mecânica — Pressão hidrostática — Vazamento no encanamento

A figura apresenta o esquema do encanamento de uma casa onde se detectou a presença de vazamento de água em um dos registros. Ao estudar o problema, o morador concluiu que o vazamento está ocorrendo no registro submetido à maior pressão hidrostática.

Mecânica — Pressão hidrostática — Vazamento no encanamento: figura do caderno original

Em qual registro ocorria o vazamento?

A)

I

B)

II

C)

III

D)

IV

E)

V

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

B
Resolução comentada

A pressão hidrostática é $p=p_0+\rho gh$, em que $h$ é a diferença de altura em relação à superfície livre da caixa-d’água.

A pressão depende dessa altura, não do comprimento ou do formato do encanamento. O registro II é o mais baixo e está submetido à maior pressão. Alternativa B.

Q107
Eletricidade — Blindagem eletrostática — Proteção contra raios

Em uma manhã ensolarada, uma jovem vai até um parque para acampar e ler. Ela monta sua barraca próxima de seu carro, de uma árvore e de um quiosque de madeira. Durante sua leitura, a jovem não percebe a aproximação de uma tempestade com muitos relâmpagos.

A melhor maneira de essa jovem se proteger dos relâmpagos é

A)

entrar no carro.

B)

entrar na barraca.

C)

entrar no quiosque.

D)

abrir um guarda-chuva.

E)

ficar embaixo da árvore.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

A
Resolução comentada

No modelo do enunciado, a carroceria metálica do carro funciona como uma gaiola de Faraday: as cargas se distribuem na parte externa, protegendo seu interior.

Entre as opções, a proteção adequada é entrar no carro. A explicação é a blindagem pela estrutura metálica, não o isolamento oferecido pelos pneus. Alternativa A.

Q109
Termologia — Mudança de fase — Gelo com sal

Bebidas podem ser refrigeradas de modo mais rápido utilizando-se caixas de isopor contendo gelo e um pouco de sal grosso comercial. Nesse processo ocorre o derretimento do gelo com consequente formação de líquido e resfriamento das bebidas. Uma interpretação equivocada, baseada no senso comum, relaciona esse efeito à grande capacidade do sal grosso de remover calor do gelo.

Do ponto de vista científico, o resfriamento rápido ocorre em razão da

A)

variação da solubilidade do sal.

B)

alteração da polaridade da água.

C)

elevação da densidade do líquido.

D)

modificação da viscosidade do líquido.

E)

diminuição da temperatura de fusão do líquido.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

E
Resolução comentada

A presença de sal dissolvido diminui a temperatura de congelamento da água. Assim, o gelo pode derreter formando uma mistura líquida a temperatura inferior a $0\,^\circ\text{C}$.

A fusão absorve energia, contribuindo para resfriar as bebidas. O efeito não decorre de o sal ter uma capacidade especial de retirar calor, mas da redução da temperatura de fusão. Alternativa E.

Q110
Física moderna — Decaimento nuclear — Partícula alfa

O elemento radioativo tório (Th) pode substituir os combustíveis fósseis e baterias. Pequenas quantidades desse elemento seriam suficientes para gerar grande quantidade de energia. A partícula liberada em seu decaimento poderia ser bloqueada utilizando-se uma caixa de aço inoxidável. A equação nuclear para o decaimento do tório-230 é $^{230}_{90}\mathrm{Th}\rightarrow{}^{226}_{88}\mathrm{Ra}+X+\text{energia}$.

Considerando a equação de decaimento nuclear, a partícula que fica bloqueada na caixa de aço inoxidável é o(a)

A)

alfa.

B)

beta.

C)

próton.

D)

nêutron.

E)

pósitron.

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A
Resolução comentada

Conservando o número de massa e o número atômico, a partícula emitida tem $A=230-226=4$ e $Z=90-88=2$.

Esses valores correspondem ao núcleo de hélio, a partícula alfa: ${}^{4}_{2}\mathrm{He}$. Alternativa A.

Q114
Mecânica — Equilíbrio estático — Atrito nas moedas

Com um dedo, um garoto pressiona contra a parede duas moedas, de R$ 0,10 e R$ 1,00, uma sobre a outra, mantendo-as paradas. Em contato com o dedo está a moeda de R$ 0,10 e contra a parede está a de R$ 1,00. O peso da moeda de R$ 0,10 é 0,05 N e o da de R$ 1,00 é 0,09 N. A força de atrito exercida pela parede é suficiente para impedir que as moedas caiam.

Qual é a força de atrito entre a parede e a moeda de R$ 1,00?

A)

0,04 N

B)

0,05 N

C)

0,07 N

D)

0,09 N

E)

0,14 N

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

E
Resolução comentada

Considere as duas moedas como um único sistema em repouso. O peso total é $P=0{,}05+0{,}09=0{,}14\text{ N}$.

No modelo apresentado, o dedo exerce a compressão horizontal e a parede fornece a força de atrito vertical que sustenta o conjunto. Portanto, o atrito entre a parede e a moeda de R$ 1,00 vale $0{,}14\text{ N}$. Alternativa E.

Q116
Termologia — Processos exotérmicos — Diluição do ácido

Sobre a diluição do ácido sulfúrico em água, o químico e escritor Primo Levi afirma que, “está escrito em todos os tratados, é preciso operar às avessas, quer dizer, verter o ácido na água e não o contrário, senão aquele líquido oleoso de aspecto tão inócuo está sujeito a iras furibundas: sabem-no até os meninos do ginásio”.

(furibundo: adj. furioso)

LEVI, P. A tabela periódica. Rio de Janeiro: Relume-Dumará, 1994 (adaptado).

O alerta dado por Levi justifica-se porque a

A)

diluição do ácido libera muito calor.

B)

mistura de água e ácido é explosiva.

C)

água provoca a neutralização do ácido.

D)

mistura final de água e ácido separa-se em fases.

E)

água inibe a liberação dos vapores provenientes do ácido.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

A
Resolução comentada

A diluição do ácido sulfúrico libera grande quantidade de calor. Se uma pequena porção de água for acrescentada ao ácido concentrado, ela pode se aquecer rapidamente e projetar material corrosivo.

A explicação do alerta é o caráter fortemente exotérmico da diluição. Alternativa A.

Q120
Ondulatória — Reflexão do som — Impedância acústica

O princípio básico de produção de imagens em equipamentos de ultrassonografia é a produção de ecos. O princípio pulso-eco refere-se à emissão de um pulso curto de ultrassom que atravessa os tecidos do corpo.

No processo de interação entre o som e órgãos ou tecidos, uma das grandezas relevantes é a impedância acústica, relacionada à resistência do meio à passagem do som, definida pelo produto da densidade ($\rho$) do material pela velocidade (v) do som nesse meio. Quanto maior a diferença de impedância acústica entre duas estruturas, maior será a intensidade de reflexão do pulso e mais facilmente será possível diferenciá-las. A tabela mostra os diferentes valores de densidade e velocidade para alguns órgãos ou tecidos.

EstruturaDensidade (kg/m³)Velocidade (m/s)
Cérebro10201530
Músculo10401580
Gordura9201450
Osso19004040

CAVALCANTE, M. A.; PEÇANHA, R.; LEITE, V. F. Princípios básicos de imagens ultrassônicas e a determinação da velocidade do som no ar através do eco. Física na Escola, n. 1, 2012 (adaptado).

Em uma imagem de ultrassom, as estruturas mais facilmente diferenciáveis são

A)

osso e gordura.

B)

cérebro e osso.

C)

gordura e cérebro.

D)

músculo e cérebro.

E)

gordura e músculo.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

A
Resolução comentada

A impedância acústica é $Z=\rho v$. Para cérebro, músculo, gordura e osso, os valores são, respectivamente, $1560600$, $1643200$, $1334000$ e $7676000\text{ kg/(m}^2\text{s)}$.

A maior diferença ocorre entre o osso, de maior impedância, e a gordura, de menor impedância. Esse contraste produz a reflexão mais intensa e facilita distinguir essas estruturas. Alternativa A.

Q121
Eletricidade — Potência e corrente — Disjuntores residenciais

Ao dimensionar circuitos elétricos residenciais, é recomendado utilizar adequadamente bitolas dos fios condutores e disjuntores, de acordo com a intensidade de corrente elétrica demandada. Esse procedimento é recomendado para evitar acidentes na rede elétrica. No quadro é especificada a associação para três circuitos distintos de uma residência, relacionando tensão no circuito, bitolas de fios condutores e a intensidade de corrente elétrica máxima suportada pelo disjuntor.

CircuitoTensão (V)Bitola (mm²)Disjuntor máximo (A)Equipamento (W)
11102,5204200
22202,5204200
32206356600

Com base no dimensionamento do circuito residencial, em qual(is) do(s) circuito(s) o(s) equipamento(s) é(estão) ligado(s) adequadamente?

A)

Apenas no Circuito 1.

B)

Apenas no Circuito 2.

C)

Apenas no Circuito 3.

D)

Apenas nos Circuitos 1 e 2.

E)

Apenas nos Circuitos 2 e 3.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

E
Resolução comentada

A corrente demandada por cada equipamento é $I=P/U$. No circuito 1, $I=4200/110\approx38{,}2\text{ A}$, acima dos 20 A do disjuntor.

No circuito 2, $I=4200/220\approx19{,}1\text{ A}$, abaixo de 20 A. No circuito 3, $I=6600/220=30\text{ A}$, abaixo de 35 A.

Conforme o dimensionamento fornecido, apenas os circuitos 2 e 3 são adequados. Alternativa E.

Q126
Termologia — Radiação térmica — Jarras preta e branca

Duas jarras idênticas foram pintadas, uma de branco e a outra de preto, e colocadas cheias de água na geladeira. No dia seguinte, com a água a 8 °C, foram retiradas da geladeira e foi medido o tempo decorrido para que a água, em cada uma delas, atingisse a temperatura ambiente. Em seguida, a água das duas jarras foi aquecida até 90 °C e novamente foi medido o tempo decorrido para que a água nas jarras atingisse a temperatura ambiente.

Qual jarra demorou menos tempo para chegar à temperatura ambiente nessas duas situações?

A)

A jarra preta demorou menos tempo nas duas situações.

B)

A jarra branca demorou menos tempo nas duas situações.

C)

As jarras demoraram o mesmo tempo, já que são feitas do mesmo material.

D)

A jarra preta demorou menos tempo na primeira situação e a branca, na segunda.

E)

A jarra branca demorou menos tempo na primeira situação e a preta, na segunda.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

A
Resolução comentada

No modelo da questão, a superfície preta absorve e emite radiação térmica com maior eficiência do que a branca.

Quando a água está mais fria que o ambiente, a jarra preta ganha energia mais rapidamente. Quando está mais quente, perde energia mais rapidamente. Portanto, a jarra preta chega antes à temperatura ambiente nas duas situações. Alternativa A.

Q128
Mecânica — Atrito estático — Carrinho de fricção

Um carrinho de brinquedo funciona por fricção. Ao ser forçado a girar suas rodas para trás, contra uma superfície rugosa, uma mola acumula energia potencial elástica. Ao soltar o brinquedo, ele se movimenta sozinho para frente e sem deslizar.

Quando o carrinho se movimenta sozinho, sem deslizar, a energia potencial elástica é convertida em energia cinética pela ação da força de atrito

A)

dinâmico na roda, devido ao eixo.

B)

estático na roda, devido à superfície rugosa.

C)

estático na superfície rugosa, devido à roda.

D)

dinâmico na superfície rugosa, devido à roda.

E)

dinâmico na roda, devido à superfície rugosa.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

B
Resolução comentada

A mola libera sua energia e aplica torque às rodas. Como o carrinho se move sem deslizar, o ponto de contato da roda não escorrega sobre a superfície: o atrito é estático.

A força relevante atua na roda e é exercida pela superfície rugosa, fornecendo a tração do carrinho. Alternativa B. A energia cinética vem da mola; o atrito estático ideal não é a fonte dessa energia.

Q130
Ondulatória — Frequência de vibração — Espectroscopia infravermelha

A radiação na região do infravermelho interage com a oscilação do campo elétrico gerada pelo movimento vibracional de átomos de uma ligação química. Quanto mais fortes forem as ligações e mais leves os átomos envolvidos, maior será a energia e, portanto, maior a frequência da radiação no infravermelho associada à vibração da ligação química. A estrutura química da molécula 2-amino-6-cianopiridina é mostrada.

Ondulatória — Frequência de vibração — Espectroscopia infravermelha: figura do caderno original

A ligação química dessa molécula, envolvendo átomos diferentes do hidrogênio, que absorve a radiação no infravermelho com maior frequência é:

A)C—C
B)C—N
C)C=C
D)C=N
E)C≡N

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

E
Resolução comentada

O enunciado relaciona maior frequência à maior rigidez da ligação e à menor massa dos átomos envolvidos. Entre as ligações sem hidrogênio apresentadas, a ligação tripla carbono–nitrogênio é a mais forte.

Ela é a ligação do grupo nitrila, $\mathrm{C}\equiv\mathrm{N}$. Assim, absorve radiação de maior frequência entre as opções. Alternativa E.

Q131
Mecânica — Queda livre — Martelo e pena na Lua

Ao soltar um martelo e uma pena na Lua em 1973, o astronauta David Scott confirmou que ambos atingiram juntos a superfície. O cientista italiano Galileu Galilei (1564-1642), um dos maiores pensadores de todos os tempos, previu que, se minimizarmos a resistência do ar, os corpos chegariam juntos à superfície. OLIVEIRA, A. A influência do olhar. Disponível em: www.cienciahoje.org.br. Acesso em: 15 ago. 2016 (adaptado).

Na demonstração, o astronauta deixou cair em um mesmo instante e de uma mesma altura um martelo de 1,32 kg e uma pena de 30 g. Durante a queda no vácuo, esses objetos apresentam iguais

A)

inércias.

B)

impulsos.

C)

trabalhos.

D)

acelerações.

E)

energias potenciais.

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D
Resolução comentada

No vácuo, a força gravitacional é proporcional à massa: $F=mg$. Pela segunda lei de Newton, $a=F/m=g$, independentemente da massa do objeto.

O martelo e a pena apresentam a mesma aceleração de queda. Suas forças, energias e inércias não são iguais. Alternativa D.

Q134
Mecânica — Tensão superficial — Dispersantes de óleo

Em derramamentos de óleo no mar, os produtos conhecidos como “dispersantes” são usados para reduzir a tensão superficial do petróleo derramado, permitindo que o vento e as ondas “quebrem” a mancha em gotículas microscópicas. Estas são dispersadas pela água do mar antes que a mancha de petróleo atinja a costa. Na tentativa de fazer uma reprodução do efeito desse produto em casa, um estudante prepara um recipiente contendo água e gotas de óleo de soja. Há disponível apenas azeite, vinagre, detergente, água sanitária e sal de cozinha.

Qual dos materiais disponíveis provoca uma ação semelhante à situação descrita?

A)

Azeite.

B)

Vinagre.

C)

Detergente.

D)

Água sanitária.

E)

Sal de cozinha.

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C
Resolução comentada

O detergente contém substâncias tensoativas, que reduzem a tensão interfacial entre água e óleo e favorecem a dispersão do óleo em gotículas.

Entre os materiais disponíveis, é o que reproduz o efeito descrito para o dispersante. Alternativa C.

Q135
Eletricidade — Associação de baterias — Capacidade de carga

Baterias de lítio, utilizadas em dispositivos eletrônicos portáteis, são constituídas de células individuais com ddp de 3,6 V. É comum os fabricantes de computadores utilizarem as células individuais para a obtenção de baterias de 10,8 V ou 14,4 V. No entanto, fazem a propaganda de seus produtos fornecendo a informação do número de células da bateria e sua capacidade de carga em mAh, por exemplo, 4 400 mAh. Disponível em: www.laptopbattery.net. Acesso em: 15 nov. 2011 (adaptado).

Dentre as baterias de 10,8 V e 14,4 V, constituídas por 12 células individuais, qual possui maior capacidade de carga?

A)

A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em paralelo de 4 conjuntos com 3 células em série.

B)

A bateria de 14,4 V, porque possui combinações em paralelo de 3 conjuntos com 4 células em série.

C)

A bateria de 14,4 V, porque possui combinações em série de 3 conjuntos com 4 células em paralelo.

D)

A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em série de 4 conjuntos com 3 células em paralelo.

E)

A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em série de 3 conjuntos com 4 células em série.

Gabarito oficial — ENEM 2018 — 2ª Aplicação · Reaplicação/PPL — Caderno 19 Azul

A
Resolução comentada

Em série, as tensões se somam e a capacidade de carga de cada conjunto permanece a de uma célula. Em paralelo, as capacidades dos conjuntos se somam, mantendo sua tensão.

Para 10,8 V, cada conjunto precisa de $10{,}8/3{,}6=3$ células em série. Com 12 células, podem ser ligados quatro conjuntos em paralelo. Para 14,4 V, são necessárias quatro células em série por conjunto, restando três conjuntos em paralelo.

A bateria de 10,8 V tem capacidade equivalente a quatro células, enquanto a de 14,4 V equivale a três. Logo, a primeira tem maior capacidade de carga. Alternativa A. Isso não significa maior energia total: com células iguais, ambas armazenam a mesma energia ideal.

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