Volumes – parte 01 Isabelle Araujo Introdução Suponha que queiramos medir a quantidade de espaço ocupado por um sólido S. Para isso, precisamos comparar S com uma unidade de volume. O resultado dessa comparação é um número que exprime quantas vezes o sólido S contém a unidade de volume. Esse número é a medida do volume de S, que costumamos dizer, simplesmente, volume de S. UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 2 Exemplo Por exemplo, o volume do sólido S a seguir é de 12 unidades de volume: 12 U, ou seja: volume de S = 12 U Sólido S Unidade de volume: U UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 3 Volume do bloco retangular O volume do bloco retangular é proporcional a cada uma de suas dimensões, e é determinado pela multiplicação das suas três dimensões: largura, comprimento e altura. V = abc Como ab indica a área da base e c indica a altura, podemos c indicar o volume desse paralelepípedo retângulo assim: b Onde: B = ab (área da base); a V = Bh h = c (altura correspondente). UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 4 Exercício Enche-se um recipiente cúbico com água. A aresta do recipiente é de 1,20 m. Para retirar a água desse recipiente, usam-se baldes cuja capacidade é de 9 litros. Quantos baldes devem ser retirados para esvaziar totalmente o recipiente? UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 5 Resolução Temos um recipiente cúbico cheio de água, calcularemos seu volume: Note que, para um cubo, o seu volume pode ser calculado por: V = a³ Onde a é a aresta do cubo. V abc 1,2m 1,2m 1,2m 1,728m³ ou V a³ (1,2m)³ 1,728m³ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 6 Resolução Como 1m³ = 1000 litros, nesse recipiente, teremos 1728 litros. Cada balde retira 9 litros, então dividiremos esse volume do recipiente pela capacidade de cada balde para achar o número n de baldes necessários para esvaziar totalmente esse recipiente: 9L 1728L 1728 n 192 1balde n baldes 9 Então, 192 baldes são necessários para esvaziar esse recipiente. UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 7 Volume do prisma Tomando como base o princípio de Cavalieri, podemos definir como calcular o volume de prismas. A partir desse princípio, chega-se à conclusão que o volume de um prisma qualquer é obtido fazendo área da base altura, temos: V = Bh Exemplos de prismas Onde: B é a área da base; h é a altura. UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 8 Exercício Com o objetivo de trabalhar com seus alunos o conceito de volume de sólidos, um professor fez o seguinte experimento: pegou uma caixa de polietileno, na forma de um cubo com 1 metro de lado, e colocou nela 600 litros de água. Em seguida, colocou, dentro da caixa com água, um sólido que ficou completamente submerso. Considerando que, ao colocar o sólido dentro da caixa, a altura do nível da água passou a ser 80 cm, qual era o volume do sólido? a) 0,2m³ b) 0,48m³ c) 4,8m³ d) 20m³ e) 48m³ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 9 Resolução Sabemos que a caixa de 1m³ tem uma capacidade de 1000 litros. Então, colocou-se 600 litros de água nesse caixa. Ao colocar um objeto na caixa, notou-se que o nível de água aumentou, a altura de água ficou medindo 0,8m. Então vamos ver quanto foi esse acréscimo de volume, pois todo esse acréscimo é, justamente, o volume do objeto que foi totalmente submerso. UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 10 Resolução Esse acréscimo do volume é a variação, ou seja, o volume final – o volume inicial. Vinicial 600L Vfinal Ab h (1m 1m) 0,8m 0,8m³ 800L V V final V 200L Vinicial 800L - 600L 0,8 m V 1m O volume do objeto submerso 1m é 200 L ou 0,2 m³. Resposta correta: Letra a UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 11 Exercício Um prisma regular triangular tem todas as arestas congruentes e 48 cm² de área lateral. Seu volume vale: a) 16m³ b) 32m³ c) 64m³ d) 4 3 m³ e) 16 3 m³ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 12 Resolução a a Base a a Face a a a a² 3 A base 4 (triângulo equilátero) A face a² a a A área lateral é o somatório das áreas das três faces, ou seja, 3a². Igualamos isso ao valor de 48 cm² que a questão fornece e acharemos o valor de a: 48 3a² 48cm² a² cm² 16cm² a 16cm² 4cm 3 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 13 Resolução Achamos o valor de a, agora vamos achar o volume do prisma, multiplicando a área da base e a altura: a² 3 (4)² 3 V A base h a V (4) 16 3cm³ 4 4 A área da base é um triângulo A altura mede a. equilátero (três lados iguais). O volume do prismaé 16 3cm³. Alternativa correta: Letra e UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 14 Exercício (ITA-SP) Dado um prisma onde sua base é um hexágono regular, sabe-se que sua altura mede 3 cm e que sua área lateral é o dobro da área de sua base. Qual o valor do volume desse prisma? UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 15 Resolução Num hexágono regular, temos seis triângulos equiláteros, a área da sua base será: a² 3 3a² 3 A base 6.A equilátero 6. 4 2 A área de cada face é o produto de a altura, ou seja, 3a cm². A área lateral total será seis vezes a área de cada face, ou seja, 6(3a) cm = 18a cm². Nesse caso, a questão diz que a área lateral é o dobro da área da base, então: UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 16 Resolução 3a² 3 a² 3 A lateral 2 A base 18a 2 a 2 6 6 3 6a a² 3 6 a 3 a 2 3cm 3 3 Agora poderemos descobrir a área da base e, consequentemente, o volume do prisma: 3(2 3 )² 3 3.4.3.3 3 V A base h 3 54 3cm³ 2 2 O volume desseprismaé 54 3cm³ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 17 Exercício Dispondo-se de uma folha de cartolina, medindo 50 cm de comprimento por 30 cm de largura, pode-se construir uma caixa aberta cortando-se um quadrado de 8 cm de lado em cada canto da folha. O volume dessa caixa, em cm³, será: a) 1.244 b) 1.828 c) 2.324 d) 3.808 e) 12.000 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 18 Resolução Temos a seguinte situação: 50 cm 30 cm 8 cm 8 cm 50 –(2 8) cm 30 –(2 8) cm UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 19 Resolução Note que, após as mudanças feitas, a caixa terá 34 cm x 14 cm como dimensões de base e 8 cm de altura. Vamos calcular o volume: 14 cm V A base h V (34cm 14cm)8cm V (476cm²) 8cm V 3808 cm³ 34 cm O volume dessa caixa será 3808 cm³. Resposta correta: Letra d UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 20 Exercício Uma fábrica que produz porcas de parafuso fará embalagens do seu produto. Para isso, gostariam de saber o volume de cada peça para que sejam feitas embalagens de acordo com o volume de cada peça. Qual o volume de cada porca de parafuso cuja forma e medidas estão na figura a seguir? 6 mm 5 mm UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 8 mm 21 Resolução Vamos chamar de V1 o volume do prisma maior (prisma externo) e V2 o volume do prisma menor (prisma interno). Note que o volume da peça será dado por: V = V1 - V2. 5 mm 6 mm • Vamos calcular V1: 8 mm ² 3 (8)² 3 B1 6 6 163,2 mm³ 4 4 V1 B1h 163,2mm² 5mm 816mm³ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 22 Resolução • Vamos calcular V2: ² 3 (6)² 3 B2 6 6 91,8 mm³ 4 4 V2 B2h 91,8mm² 5mm 459mm³ • Vamos calcular V: V V1 V2 816mm³ 459mm³ 357mm³ O volume da porca de parafuso é 357 mm³ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 23 Referências Bibliográficas DANTE, L. R. Matemática – Volume único. Editora Ática. 2009. UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 24