Licenciatura em Matemática (USP, 2014)
No texto Volume do Prisma, vemos que o volume de um prisma é dado por , onde Abase é a área da base e h é a altura. Cubos e paralelepípedos são prismas. Volume do cuboÁrea da base:Altura (h): L Volume: Volume do Paralelepípedo (reto)Área da base:Altura (h): c Volume do paralelepípedo: Exemplos: 1) Um cubo tem lado de aresta medindo 4 cm. Qual é seu volume (V)? Resposta: L = 4 cm. V = L³ = 4³ = 64 cm³ 2) Um paralelepípedo retângulo reto tem comprimento 7 cm, largura 3 cm e altura 4 cm. Qual é seu volume (V)? Resposta: a = 7 cm; b = 3 cm; c = 4 cm. V = a . b . c = 7 . 3 . 4 = 84 cm³ Sendo a, b e c as medidas das dimensões do paralelepípedo, tem-se: ab = 2 ac = 3 bc = 4 Multiplicando-se, membro a membro, as equações acima, tem-se: Como o volume V do paralelepípedo é dado por abc, tem-se: .
Estude com os exercícios de Geometria Espacial com resposta. Questões sobre sólidos geométricos como: poliedros, cilindros e circunferências comentadas e resolvidas. Questão 1Qual o volume e a área superficial total de um paralelepípedo reto com dimensões de 5 cm, 7 cm e 9 cm? Resposta: volume 315 cm³ e área 286 cm² Cálculo do volume Um paralelepípedo reto é também um prisma de base retangular. Como todo prisma, seu volume é dado pelo produto (multiplicação), entre a área da base e a altura. Sendo a base um retângulo, para calcular a área, basta multiplicar duas medidas. Desta forma, para calcular o volume, multiplicam-se as três dimensões. Cálculo da área O paralelepípedo possui seis faces, de forma que, a área total, é o soma das áreas dos seis lados. Os lados opostos de um paralelepípedo são iguais e, para calcular a área, fazemos: Como cada lado se repete duas vezes, somamos e multiplicamos o resultado por dois. Questão 2O projeto de uma casa descreve para sua estrutura, um prisma quadrangular com 9 m de frente, profundidade de 12 m e altura de 2,50 m. Esta casa possuirá: 1 porta dianteira, com 1,6 m x 2,20 m; 1 porta traseira, com 0,90 m x 2,20 m; 2 janelas em cada um dos quatro lados da casa, com 1,20 x 1,10 m; Para construir a casa é necessário conhecer a metragem quadrada e, assim, comprar as quantidades necessárias de materiais, sem desperdício. Calcule quantos metros quadrados de paredes serão construídas. Resposta: 88,94 m². Passo 1: calcular a área total. A área da frente e de trás da casa são dois retângulos de 9 m de frente por 2,5 m de altura. A área das laterais são dois retângulos de 12 m de profundidade por 2,5 m de altura. A área total é: Passo 2: calcular a área das janelas e portas. Área das portas. 1 porta dianteira, com 1,6 m x 2,20 m = 3,52 m² 1 porta traseira, com 0,90 m x 2,20 m = 1,98 m² Total da área das portas: 3,52 + 1,98 = 5,5 m² Área das janelas. Total das áreas das janelas: 1,32 x 8 = 10,56 m². Somando as áreas das portas e janelas: 5,50 + 10,56 = 16,06 m². Passo 3: subtrair da área total, a área das janelas e portas. Conclusão Questão 3Considere um prisma triangular com bases na forma de triângulos equiláteros com lados de 6 cm. Se sua altura também possui 6 cm, determine seu volume e área superficial total. Resposta: o volume é de 93,6 m³ e a área é de 139,2 cm², aproximadamente. Cálculo do volume. Sendo a base um triângulo equilátero, sua área pode ser calculada por: Para determinar a altura do triângulo da base, utilizamos o teorema de Pitágoras no triângulo retângulo: A área da base é: O volume é: Aproximando a raíz de 27 para 5,2: Cálculo da área superficial total. O prisma triangular é formado por duas bases triangulares e três retângulos. Como já calculamos a área da base, basta multiplicar por dois. Área das bases. Área lateral. São três quadrados formados por 6 cm de lado. A área total é: Aproximando a raiz quadrada, temos: Questão 4Um prisma hexagonal possui 8 faces e 12 vértices. Qual é o número de arestas? Resposta: 18 arestas. Para determinar o número de arestas, utilizamos a relação de Euler. O prisma possui 18 arestas. Questão 5Calcule a volume de uma esfera com 3 cm de raio. Considere como 3,14.Resposta: 37,68 cm³ O volume de uma esfera é determinada por: Questão 6Um icosaedro truncado é um poliedro que serve como fundamento para a construção de uma figura espacial bem conhecia, a bola de futebol. A versão desta bola de futebol foi criada na copa do mundo de 1970. O icosaedro truncado possui 12 faces pentagonais e 20 faces hexagonais. Determine o número de arestas deste poliedro. Resposta: 90 arestas. Utilizando a relação entre arestas e faces, temos: Onde, A é o número de arestas; F3 é o número de faces triangulares; F4 é o número de faces quadrangulares; F5 é o número de faces pentagonais; ... A fórmula continua infinitamente, no entanto, o icosaedro truncado possui apenas faces pentagonais e hexagonais, de forma que, todas as outras parcelas desaparecem. Substituindo o número de faces pentagonais e hexagonais: Este poliedro possui 90 arestas. Questão 7O maior túnel rodoviário do Brasil fica no Estado de São Paulo, na rodovia Tamoios, que liga o Litoral norte ao Vale do Paraíba. Ele possui 5 555 m de extensão, e seu vazamento (escavação), retirou cerca de 1,7 milhões de metros cúbicos de rocha. Aproximando sua seção transversal como um semicírculo e, considerando uma extensão retilínea, qual deveria ser a altura do túnel no ponto mais alto? Considere = 3,14. Resposta: aproximadamente 14,28 m. A questão pede para aproximarmos a seção do túnel como meia circunferência. Considerando seu volume, será meio cilindro. O volume de um cilindro é dado pela fórmula: Em que r é o raio da semicircunferência. A altura do ponto mais alto do túnel é, portanto, r. Como o túnel é metade de um cilindro, seu volume é: V é o volume de 1,7 milhões m³ e h é sua extensão, de 5 555 m. Assim, a altura no ponto mais alto é de cerca de 14,28 m. Questão 8Um dos principais pontos turísticos de Paris é o conjunto de pirâmides do Museu do Louvre, localizado na praça Cour Napoléon. Com suas superfícies em vidro suportadas por estruturas metálicas, a maior e principal pirâmide possui 20,6 m de altura. Sua base é um quadrado de 35 m de lado. A medida da quantidade de vidro necessário para sua construção, em metros quadrados, é igual a: Resposta: 1892 m². Trata-se de um problema de área. A pirâmide de base quadrada, é formada por 4 triângulos de bases de 35 m. O objetivo é determinar a área formada pelos quatro triângulos. A área de um triângulo é determinada por: A base b já está determinada, faltando apenas a altura h. A medida fornecida foi a altura da pirâmide, não do lado. Considerando a altura h, do lado, a altura da pirâmide, de 20,6 m, e a metade de um lado da base, de 35 m, forma-se uma triângulo retângulo. Desta forma, para determinar a altura h, do lado, utiliza-se o Teorema de Pitágoras. Determinando a área de um lado: Aproximando a raíz de 730,61 para 27 Como são quatro lados, a área total é de: Questão 9(Enem 2021) Um piscicultor cria uma espécie de peixe em um tanque cilíndrico. Devido às características dessa espécie, o tanque deve ter, exatamente, 2 metros de profundidade e ser dimensionado de forma a comportar 5 peixes para cada metro cúbico de água. Atualmente, o tanque comporta um total de 750 peixes. O piscicultor deseja aumentara capacidade do tanque para que ele comporte 900 peixes, mas sem alterar a sua profundidade. Considere 3 como aproximação para π. a) b) c) d) 5/2 e) 15/2 Resposta: a) Dados 2 m de profundidade deve ser constante; 5 peixes por m³; 750 peixes atualmente; aumentar para 900 peixes; = 3. Passo 1: determinar o volume atual. São 750 peixes, como é necessário 1 m³ para 5 peixes, o reservatório possui 750 / 5 = 150 m³. Passo 2: determinar o raio atual. O volume de um cilindro é dado por: Substituindo os valores e resolvendo para r: O raio do tanque atual é de 5 m. Passo 3: o raio R do novo tanque. O novo tanque comporta 900 peixes, seu volume é: 900/5 = 180 m³ Utilizando esse valor na fórmula do volume do cilindro, para a mesma altura, o novo raio é: Passo 4: determinando o aumento. O novo raio R, é a soma entre o raio original mais o aumento. Como a questão pede o aumento, temos: Conclusão Questão 10(Enem 2021) Num recipiente com a forma de paralelepípedo reto-retângulo, colocou-se água até a altura de 8 cm e um objeto, que ficou flutuando na superfície da água. Para retirar o objeto de dentro do recipiente, a altura da coluna de água deve ser de, pelo menos, 15 cm. Para a coluna de água chegar até essa altura, é necessário colocar dentro do recipiente bolinhas de volume igual a 6 cm3 cada, que ficarão totalmente submersas. O número mínimo de bolinhas necessárias para que se possa retirar o objeto que flutua na água, seguindo as instruções dadas, é de a) 14. b) 16. c) 18. d) 30. e) 34. Resposta: 14. Para saber o número de bolinhas dividimos o volume adicional necessário pelo volume de cada bolinha. Passo 1: determinar o volume adicional necessário para o nível alcançar 15 cm de altura. Como o nível está em 8 cm, para chegar a 15 cm, faltam 7 cm. Este volume é formado por um prisma quadrangular (paralelepípedo) como medidas de: 7 cm, 4 cm e 3 cm. O volume é: Passo 2: determinar a quantidade de bolas. Como cada bola possui 6 cm³, desta forma, serão necessárias 84/6 = 14 bolas. Questão 11(Enem 2016) Uma indústria de perfumes embala seus produtos, atualmente, em frascos esféricos de raio R, com volume dado por . Observou-se que haverá redução de custos se forem utilizados frascos cilíndricos com raio da base R/3 , cujo volume será dado por , sendo h a altura da nova embalagem.Para que seja mantida a mesma capacidade do frasco esférico, a altura do frasco cilíndrico (em termos de R) deverá ser igual a a) 2R. b) 4R. c) 6R. d) 9R. e) 12R. Resposta: 12R. O volume do frasco esférico é: O volume do frasco cilíndrico é: Como estes volumes devem ser iguais, fazemos: Simplificando os termos semelhantes: A altura do frasco cilíndrico é de 12R. Questão 12(FAG 2016) Dois blocos de alumínio, em forma de cubo, com arestas medindo 10 cm e 6 cm são levados juntos à fusão e em seguida o alumínio líquido é moldado como um paralelepípedo reto de arestas 8 cm, 8 cm e x cm. O valor de x é: a) 16 b) 17 c) 18 d) 19 e) 20 Resposta: 19. Pelo princípio da conservação de massa, e sem considerar perdas, o volume dos dois blocos deve ser igual ao volume do paralelepípedo. Volume dos blocos: Volume do paralelepípedo: Igualando os dois valores e resolvendo para x: Questão 13(Enem 2021) Uma das Sete Maravilhas do Mundo Moderno é o Templo de Kukulkán, localizado na cidade de Chichén Itzá, no México. Geometricamente, esse templo pode ser representado por um tronco reto de pirâmide de base quadrada. a) 2 quadrados e 4 retângulos. b) 1 retângulo e 4 triângulos isósceles. c) 2 quadrados e 4 trapézios isósceles. d) 1 quadrado, 3 retângulos e 2 trapézios retângulos. e) 2 retângulos, 2 quadrados e 2 trapézios retângulos. Resposta: c) 2 quadrados e 4 trapézios isósceles. Um tronco de pirâmide é uma pirâmide cortada por um plano paralelo à base, que neste caso, é um quadrado. Assim, há dois quadrados. Suas quatro laterais são formadas por triângulos cortados por uma seção paralela à base, formando quatro trapézios isósceles. Aprenda mais sobre geometria espacial. Veja também: |