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ESCOLA JOÃO PAULO I Cálculo do volume dos sólidos geométricos Professor: Wandeson Moura MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos NO MUNDO DOS SÓLIDOS GEOMÉTRICOS Vamos dar uma olhada em tudo ao nosso redor. Observe as formas e as características de cada objeto. Professor, leve para a sala uma diversidade de objetos: caixas,bola, latas, chapéu de aniversário, etc. Os sólidos geométricos estão presentes em vários contextos do dia a dia, nos objetos, nas construções, na natureza, etc. Vejamos alguns exemplos: 3 Pirâmides do Egito Favos de mel Planeta Terra (A)Paconi / Creative Commons Atribuição 3.0 Unported (B)Waugsberg / GNU Free Documentation License (C)Daein Ballard / GNU Free Documentation License Observe, nas imagens abaixo, as diferentes formas que compõem os sólidos geométricos. MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos 4 Imagem(A): paperdog2005 / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Imagem(B): Masakazu "Matto" Matsumoto / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Imagem(C):Cane cane / public domain Os sólidos geométricos podem ser classificados como: POLIEDROS • • possuem somente faces planas, eles não rolam. NÃO POLIEDROS • possuem partes arredondadas, ou seja, não planas, por isso eles rolam. MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos 5 Indique, entre as formas abaixo, os poliedros e os não poliedros. MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos • Pesquise e liste objetos do cotidiano que apresentem a mesma forma e/ou características dos poliedros. 6 (C ) M as ak az u " M at to " M at su m o to / C re at iv e C o m m o n s A tt ri b u ti o n 2 .0 G en er ic (D ) C an e ca n e / p u b lic d o m ai n (A ) H ig o r D o u gl as / C re at iv e C o m m o n s A tt ri b u ti o n -S h ar e A lik e 3 .0 U n p o rt ed (E ) P au l R o b in so n / C re at iv e C o m m o n s A tt ri b u ti o n -S h ar e A lik e 3 .0 U n p o rt ed (B ) p ap er d o g2 0 0 5 / C re at iv e C o m m o n s A tt ri b u ti o n 2 .0 G en er ic Elementos de um poliedro MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos •O ponto A é um dos vértices desse poliedro. •O segmento de reta AB é uma das arestas. •A região triangular ACD é uma das faces. 7 Vértice Aresta C A B D Face Imagem: Pablo rigel / public domain • PIRÂMIDES POLIEDROS Dentro dos poliedros, podemos distinguir: • PRISMAS Possuem duas bases Possuem uma base MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos 8 Im ag em : (A ) Sv d m o le n / d o m ín io p ú b lic o Im ag em (B ): W ik iIn fo rm an te / C re at iv e C o m m o n s A tt ri b u ti o n 3 .0 U n p o rt ed Im ag em ( C ): P ab lo r ig el / p u b lic d o m ai n Relação de Euler Analisando os poliedros de Platão, vamos completar a tabela a seguir: Portanto, para os sólidos de Platão, vale a relação de Euler: (V – A + F = 2), em que V = vértices, A = arestas e F = faces. POLIEDRO ARESTAS VÉRTICES FACES TETRAEDRO 6 4 4 HEXAEDRO 12 8 6 OCTAEDRO 12 6 8 DODECAEDRO 30 20 12 ICOSAEDRO 30 12 20 MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos 9 Volume do cubo O cubo é um sólido geométrico cujas seis faces são quadrados de mesmo lado. Para calcular o volume do cubo, é necessário fazer o produto da área de sua base pela altura: V = a . a . a ou V = a³ MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos a a a 10 Volume do bloco retangular O bloco retangular ou paralelepípedo retângulo é um sólido cujas seis faces são retângulos. Para calcular o volume do paralelepípedo retângulo, é necessário fazer o produto da área de sua base pela altura. V = a . b . c c b a MATEMÁTICA– 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos 11 Questão 1 • Qual é o volume de um reservatório de água, com forma de um bloco retangular, com dimensões de 8 m, 5 m e 3m? 8 m 5 m 3 m MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos Resp.: V = a . b . c V = 8 . 5 . 3 V = 120 m3 12 Volume do cilindro volume: V = B . h V= π . r².h Imagem:geometria simples/domínio público MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos •O cilindro possui duas faces iguais e de formato circular. Para calcular o volume do cilindro, deve-se fazer o produto da área de sua base pela altura. área da base: B = π . r² π (pi) ≈ 3,14 13 Questão 4 Calcule o volume de um cilindro de altura 5 cm e diâmetro da base de medida igual a 8 cm. h = 5 cm d = 8 cm MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos Resp.: Área da base: B = π . r² B = 3,14 . 4² B = 50,24 cm ³ Volume: V = B . h V = 50,24 . 5 V = 251,2 cm ³ 14 Volume da esfera MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos • Vamos lembrar! -comprimento da circunferência: C = 2.π.r -área do círculo: A = 4 . π . r² π ( Pi) ≈ 3,14 •A esfera possui um corpo limitado por uma superfície, chamada de superfície esférica, cujos pontos são equidistantes do centro. •O volume de uma esfera de raio r é dado por: V = 4 . π . r ³ /3 15 Romero Schmidtke/GNU Free Documentation License Questão 5 Calcule o volume aproximado de uma esfera que possui 6 cm de raio. r = 6cm .Resp.: V = 4 . 3,14. 6³/3 V = 904,32 cm ³ MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos 16 • O volume de um cone é igual a 1/3 do volume de um cilindro de mesma área da base e mesma medida da altura. Área da base B = π . r² V = B . h/3 ... Volume do cone e da pirâmide • O volume de uma pirâmide é igual a 1/3 do volume de um prisma de mesma área da base e mesma medidade altura. Área da base = B V = B . h/3 17 MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos Imagem: Salgueiro / domínio público h B Imagem: WikiInformante / public domain B h • Calcule o volume da pirâmide a seguir, com altura de 8 cm e medidas na base de 4cm e 3cm. Resp. : V = 4 . 3 . 8 / 3 V = 32 cm ³ Questão 6 • Qual o volume do cone abaixo? Resp.: V = π. 3².7/3 V=21 π cm ³ 18 MATEMÁTICA – 9º Ano do Ensino Fundamental Volumes de sólidos geométricos h = 7 cm r = 3 cm Imagem:Salgueiro / domínio público Im ag em : W ik iIn fo rm an te / p u b lic d o m ai n 4 cm h = 8 cm 3 cm 1. (PM ES – Exatus 2013). Um estoquista, ao conferir a quantidade de determinado produto embalado em caixas cúbicas de arestas medindo 40 cm, verificou que o estoque do produto estava empilhado de acordo com a figura que segue: Ao realizar corretamente os cálculos do volume dessa pilha de caixas, o resultado obtido foi: a) 0,64 m³ b) 1,6 m³ c) 6,4 m³ d) 16 m³ e) 64 m³ Resolução: Temos 10 caixas cúbicas de 40 cm de aresta. Sabe-se que 40cm = 0,4m Cada caixa possui volume de 0,4×0,4×0,4 = 0,064 m³ Como temos 10 caixas: 10 x 0,064 = 0,64 m³ Resposta: A 2. (PM ES – Funcab 2013). Polícia Militar apreende mais de 3 kg de pasta base de cocaína em Linhares Em uma mochila foram apreendidos 84 tabletes plastificados de cocaína e um tablete grande medindo 20 x 10 cm da mesma substância, totalizando cerca de 3 quilos de cocaína, e R$ 91,00 em espécie. Caso o tablete grande mencionado tenha o formato de um paralelepípedo reto retângulo com 6 cm de altura, o valor do volume total de cocaína desse tablete, em cm³, será de: A) 400 B) 600 C) 800 D) 1.000 E) 1.200 Resolução: O tablete possui 20 cm de comprimento, 10 cm de largura e 6 cm de altura. Volume = 20 x 10 x 6 = 1200 cm³ Resposta: E 3. (PM ES – Exatus 2013). Supondo as dimensões internas de cada pino plástico utilizado na embalagem de cocaína como sendo um cilindro de raio 0,5 cm e altura 4 cm, o valor do volume total de cocaína, desse pino plástico, completamente cheio, em cm³, será de: (Adote o valor aproximado de π= 3 ) A) 2,5 B) 3 C) 3,5 D) 4 E) 4,5 Resolução: Vamos utilizar a fórmula para calculo de volume do cilindro: Volume = π . raio² . altura = π.0,5².4 = 3.0,25.4 = 3 Resposta: B 4. (Bombeiros ES – Cespe 2011). Uma caixa-d’água tem formato de um paralelepípedo retângulo, e outra, de um cilindro circular. A caixa-d’água com formato de paralelepípedo tem base igual a 20 m e 15 m, e altura igual a 5 m. O raio da base da caixa com formato cilíndrico mede 10 m, e a altura, 5 m. Tomando 3,14 como o valor aproximado da constante π, julgue os itens a e b: a) A caixa com formato de paralelepípedo tem mais capacidade de armazenamento de água que a caixa com formato cilíndrico. b) A caixa com formato cilíndrico tem capacidade de 1.570 m³. a) A caixa com formato de paralelepípedo tem mais capacidade de armazenamento de água que a caixa com formato cilíndrico. Resolução: Volume do paralelepípedo = L X C X A = 20 x 15 x 5 = 1500 m³ Resposta: ERRADO b) A caixa com formato cilíndrico tem capacidade de 1.570 m³. Volume do cilindro = A X π X r² = 5 x 3,14 x 10² = 5 x 3,14 x 100 = 1570 m³ Resposta: CERTO 5. Um tipo de folha de papel muito usado nas máquinas copiadoras é o de formato A4. Este tipo de papel tem forma retangular com 21 cm de largura por 29,7 cm de comprimento. Calcule o volume de uma pilha, com 20 cm de altura, de papel A4. • SOLUÇÃO: Esta pilha tem o formato de um prisma quadrangular. Calculando a área da base retangular encontramos: Ab = 21 × 29,7 = 623,7 cm2. Logo o volume da pilha de papel é: V = 623,7 × 20 = 12.474 cm3 . 6. Observa as dimensões do novo aquário do Samuel. O Samuel decidiu colocar uma camada de areia de 6 cm de espessura no fundo do aquário. Que quantidade de areia, em cm3, deverá o Samuel comprar? Resolução: V paralelepípedo= C x L x h V= 50 cm x 30 cm x 6 cm= 9000 cm3 7. Introduziu-se na proveta um paralelepípedo, que ficou completamente submerso. As dimensões do paralelepípedo são: - Comprimento: 8 cm , largura;2 cm, altura: 3 cm Qual é a leitura do volume marcado na proveta, depois de colocado na proveta o paralelepípedo? Resolução: Volume do paralelepípedo= 8 cm x 2 cm x 3 cm= 48 cm3 leitura do volume= 60 cm3+ 48 cm3 = 108 cm3 8. Uma prova internacional de natação é disputada em uma piscina olímpica com as seguintes dimensões: 50 metros de comprimento, 25 metros de largura e 3 metros de profundidade. Determine o volume e quantos litros de água são necessários para encher essa piscina. Resolução: V = comprimento x largura x profundidade V = 50 metros x 25 metros x 3 metros V = 50 x 25 x 3 V = 3750 m³ (metros cúbicos) Temos que 1 m³ corresponde a 1000 litros, portanto 3750 * 1000 = 3 750 000 litros (três milhões setecentos e cinquenta mil litros). 9. O degrau de uma escada lembra a forma de um paralelepípedo com as seguintes dimensões: 1 m de comprimento, 0,5 m de largura e 0,4 m de altura. Determine o volume total de concreto gasto na construção dessa escada sabendo que ela é constituída de 20 degraus. Resolução: Volume do degrau V = 1 m x 0,5 m x 0,4 m V = 0,20 m³ Volume total da escada 0,20 x 20 4 m³ ou 4 mil litros de concreto. 10. A casquinha de um sorvete tem a forma de um cone reto. Sabendo que o raio da base mede 3cm e a altura é de 12cm. Qual é o volume da casquinha? Resolução: A base do cone é um círculo de área: Ab = πx r2 ≈ 3,14 x 9 = 28,26cm2 . Como o volume da casquinha é dado por V = 1/3 x Ab x h = 1/3 x 28,26 x 12, temos: V ≈ 113,097cm3 11. Vamos considerar que o raio do planeta Terra meça, aproximadamente, 6380 km. Determine o volume do planeta. Resolução: 12. Uma fábrica de bombons deseja produzir 20 000 unidades no formato de uma esfera de raio 1 cm. Determine o volume de cada bombom e a quantidade de chocolate necessária para produzir esse número de bombons. Resolução: Volume de cada bombom A quantidade de chocolate necessária para a produção das 20 000 unidades é de: 4,18 * 20 000 = 83 600 cm³ Sabemos que 1cm³ = 1 ml, então 83 600 cm³ corresponde a 83 600 ml de chocolate ou 83,6 quilos. 13. Uma pirâmide de base quadrangular possui altura medindo 2 metros e cada lado da base com medida igual a 3 metros. Determine o volume dessa pirâmide. 14. A pirâmide de Queóps (construída por volta de 2.500 anos antes de Cristo), no Egito, tem 146 m de altura. Sua base é um enorme quadrado, cujo lado mede 246 m. Se um caminhão basculante carrega 6 m3 de areia, quantos deles seriam necessários para transportar um volume de areia igual ao volume da pirâmide? SOLUÇÃO: Chamamos de pirâmide quadrangular aquela cuja base é um quadrilátero. Note que o sólido tem 5 vértices, 5 faces (4 triângulos e 1 quadrado) e 8 arestas. O volume da pirâmide é igual a terça parte do volume de um prisma de mesma base e altura. A área da base é Ab = 246 × 246 = 60.516 m2. O volume é V = 60.516 × 146 / 3 = 8.835.336 / 3 = 2.945.112 m3. Assim, seriam necessários: 2.945.112 m3 / 6 m3 = 490.852 caminhões. 15. (Vunesp) O prefeito de uma cidade pretende colocar em frente à prefeitura um mastro com uma bandeira, que será apoiado sobre uma pirâmide de basequadrada feita de concreto maciço, como mostra a figura. Sabendo-se que a aresta da base da pirâmide terá 3 m e que a altura da pirâmide será de 4 m, o volume de concreto (em m3) necessário para a construção da pirâmide será: a) 36 b) 27 c) 18 d) 12 e) 4 Resolução: O volume da pirâmide é igual a terça parte do volume de um prisma de mesma base e altura. A área da base é Ab = 3 × 3 = 9 m2. O volume é V = 9 m2 x 4 m / 3= 36 m3 /3 = 12 m3. Resposta: letra D 16. Uma indústria irá fabricar uma peça no formato de uma pirâmide de base triangular com as medidas indicadas na figura. Sabendo que serão fabricadas 500 peças maciças de aço, determine o volume total de aço que será gasto na produção dessas peças. 17. A figura representa uma pirâmide de base pentagonal com lados regulares medindo 12 metros e a apótema da base medindo 8,2 metros, aproximadamente. Sabendo que a altura dessa pirâmide é igual a 20 metros, qual será sua capacidade sabendo que 1 m³ corresponde a 1000 litros? Se 1m³ corresponde a 1000 litros, temos que: 1640m³ = 1640 * 1000 = 1 640 000 litros de capacidade. 18. Uma fábrica de doces e balas irá produzir chocolates na forma de guarda-chuva, com as seguintes medidas: 8 cm de altura e 3 cm de raio de acordo com a ilustração. Qual a quantidade de chocolate utilizada na produção de 2000 peças? Cada chocolate possui 75,36 cm³ de volume. A fábrica quer produzir 2000 peças, então: 2000 * 75,36 = 150 720 cm³ Lembrando que 1 cm³ = 1 ml, temos 150 720 ml de chocolate que corresponde a 150,72 litros. 18. Um reservatório possui volume de aproximadamente 3000 m³ e diâmetro da base medindo 24 metros. Determine a altura deste reservatório. O valor do raio nesse exemplo é 12, porque o raio é metade do diâmetro, veja: r = d 2 r = 24 2 r = 12 Agora que já sabemos o valor do raio podemos calcular o volume do reservatório. A altura do reservatório é de aproximadamente 20 metros. 20. Um copo será fabricado no formato de um cone com as seguintes medidas: 4 cm de raio e 12 cm de altura. Qual será a capacidade do copo? Volume do Tronco do Cone Se cortamos o cone em duas partes, teremos a parte que contém o vértice e a parte que contém a base. O tronco do cone é a parte mais larga do cone, ou seja, o sólido geométrico que contém a base da figura. Ele não inclui a parte que contém o vértice. Assim, para calcular o volume do tronco do cone, utiliza-se a expressão: V = π.h/3 . (R2 + R . r +r2) Donde: V: volume do tronco do cone π: constante que equivale a 3,14 aproximadamente h: altura R: raio da base maior r: raio da base menor 21. Calcule o tronco do cone cujo raio da base maior mede 20 cm, o raio da base menor mede 10 cm e a altura é de 12 cm. Resolução: Para encontrar o volume do tronco do cone basta colocar os valores na fórmula: R: 20 cm r: 10 cm h: 12 cm V = π.h/3 . (R2 + R . r +r2) V = π.12/3 . (400 + 200 + 100) V = 4п . 700 V = 2800 π cm3 22. O volume de uma esfera A é 1/8 do volume de uma esfera B. Se o raio da esfera B mede 10, então quanto mede o raio da esfera A? Resolução: Va = Vb/8 4πR³/3 = 4π(10)³/3(8) 4πR³ = 4π(10)³/8 R³ = 10³/2³ R = 10/2 R = 5 1. (ENEM-2012) Maria quer inovar em sua loja de embalagens e decidiu vender caixas com diferentes formatos. Nas imagens apresentadas estão as planificações dessas caixas. Quais serão os sólidos geométricos que Maria obterá a partir dessas planificações? a) Cilindro, prisma de base pentagonal e pirâmide. b) Cone, prisma de base pentagonal e pirâmide. c) Cone, tronco de pirâmide e pirâmide. d) Cilindro, tronco de pirâmide e prisma. e) Cilindro, prisma e tronco de cone. 2. (ENEM-2012) João propôs um desafio a Bruno, seu colega de classe: ele iria descrever um deslocamento pela pirâmide a seguir e Bruno deveria desenhar a projeção desse deslocamento no plano da base da pirâmide. O deslocamento descrito por João foi: mova-se pela pirâmide, sempre em linha reta, do ponto A ao ponto E, a seguir, do ponto E ao ponto M e, depois, de M a C. O desenho que Bruno deve fazer é: 3. Observe a caixa representada abaixo: Uma planificação dessa caixa é: 4. A forma geométrica espacial que pode ser associada à planificação abaixo é: (A) um cilindro. (B) uma pirâmide de base pentagonal. (C) um prisma de base pentagonal. (D)um paralelepípedo. 5. As figuras 1, 2 e 3 correspondem, respectivamente, às planificações dos sólidos: (A) Cubo, cone, pirâmide. (B) Pirâmide, cilindro, cubo. (C) Cubo, cilindro, pirâmide. (D) Pirâmide, cone, cubo. 6. O número pi (π ) é uma razão constante entre o comprimento da circunferência e o seu diâmetro. Observe as circunferências abaixo: Agora assinale a alternativa correta. (A) O valor de pi (π ) na circunferência I é maior quena circunferência II e III. (B) O valor de pi (π ) na circunferência III é maior que nas circunferências I e II. (C) O valor de pi (π ) na circunferência III é igual à soma dos valores de pi (π ) das circunferências I e II. (D) O valor de pi (π ) é o mesmo em todas as circunferências. 7. O copo de água da figura abaixo é dividido em três partes iguais por linhas pontilhadas. A fração do copo com água é: (A) 1/2 (B) 2/3 (C) 1/3 (D) 1/4 8. A planificação da superfície lateral de um cilindro circular reto de altura h e raio r gera a região retangular ABCD, conforme é ilustrado na Figura 1. Suponha que esta região seja utilizada para construir um novo cilindro, cuja altura é a medida do segmento AB , sem haver sobreposição. 10. Observe o sólido geométrico a seguir e assinale a alternativa correta: a) É um prisma, pois possui duas bases e faces laterais planas. b) É uma pirâmide, pois afunila em sua parte superior. c) É um cilindro, pois possui uma parte arredondada. d) É um corpo redondo, pois possui uma parte arredondada. e) Nenhuma das alternativas anteriores está correta. “Aquele que não luta pelo futuro que quer, deve aceitar o futuro que vier”