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201 GEOMETRIA ESPACIAL (Resolução no Final) 1) O número de vértices de um dodecaedro formado por triângulos é (a) 6 (b) 8 (c) 10 (d) 15 (e) 20 2) O número de diagonais de um prisma octogonal regular é (a) 30 (b) 32 (c) 36 (d) 40 (e) 60 3) (UFRGS) A figura abaixo representa a planificação de um sólido. 15 8 8 12 12 O volume desse sólido, de acordo com as medidas indicadas, é (a) 180 (b) 360 (c) 480 (d) 720 (e) 1440 15 202 4) Na figura, M é o ponto médio da aresta. Qual a probabilidade de um ponto escolhido ao acaso na superfície do cubo pertencer à região sombreada? (a) 1/3 (b) 1/6 (c) 1/8 (d) 1/10 (e) 1/12 5) (UFRGS) Na figura, O é o centro do cubo. Se o volume do cubo é 1, o volume da pirâmide de base ABCD e vértice O é C D O B A 6) (UFRGS) Um cubo e um hexágono regular estão representados na figura abaixo. Os vértices do hexágono são pontos médios das arestas do cubo. Se o volume do cubo é 64 cm3, então a área da região sombreada é (a) 62 (b) 410 (c) 68 (d) 610 (e) 123 M (a) 1/2 (b) 1/3 (c) 1/4 (d) 1/6 (e) 1/8 203 7) (VUNESP) Um copinho de sorvete, em forma de cone, tem 10 cm de profundidade, 4 cm de diâmetro no topo e tem aí colocadas duas conchas semiesféricas de sorvete, também de 4 cm de diâmetro. Se o sorvete derreter para dentro do copinho, podemos afirmar que (a) não transbordará. (b) transbordará. (c) os dados são insuficientes. (d) os dados são incompatíveis. (e) todas as afirmações anteriores são falsas. 8) (UFRGS) Um octaedro tem seus vértices localizados nos centros das faces de um cubo de aresta 2. O volume do octaedro é (a) 2/3 (b) 4/3 (c) 2 (d) 8/3 (e) 10/3 9) (VUNESP) Uma esfera E está inscrita em um cubo e outra F está circunscrita a esse mesmo cubo. Então a razão entre os volumes de F e de E é igual a (a) 3 (b) 23 (c) 33/2 (d) 33 (e) 43/3 204 10) (UFGRS) Na figura abaixo está representada a planificação de um prisma hexagonal regular de altura igual à aresta da base. Se a altura do prisma é 2, seu volume é (a) 4√3. (b) 6√3. (c) 8√3. (d) 10√3. (e) 12√3. 11) Um copinho cônico circular reto de 10 cm de altura contém sorvete, conforme a figura. Quer-se dividir igualmente o sorvete entre duas pessoas segundo um corte reto paralelo à base. A que distância do vértice deve ser feito o corte? (a) 5 cm (b) 5,5 cm (c) 53 cm (d) 5 22 cm (e) 5 34 cm 12) No Mottola, um copo de cafezinho tem o formato da figura, onde os diâmetros dos círculos das bases medem 3cm e 5 cm e a altura mede 5 cm. A alternativa que contém o valor mais próximo da capacidade do copo, em ml, é (a) 8 (b) 16 (c) 32 (d) 64 (e) 128 205 13) (UFRGS) Um sólido é totalmente mergulhado em um cilindro contendo água, causando a elevação do nível da água em 1,5 cm. Se o raio da base do cilindro mede 5 cm, o volume do sólido é de (a) 6,5 cm3 (b) 10 cm3 (c) 15 cm3 (d) 25 cm3 (e) 37,5 cm3 14) (PUC) Um cubo de aresta 2a é secionado por um plano conforme a figura abaixo. O volume do sólido que foi retirado é 2a 2a 2a (a) a3/6 (b) a3 – 3 (c) a33/6 (d) a33/12 (e) 8a3/3 15) (UFGRS) Duas esferas de raio r foram colocadas dentro de um cilindro circular reto com altura 4r, raio da base r e espessura desprezível, como na figura abaixo. Nessas condições, a razão entre o volume do cilindro não ocupado pelas esferas e o volume das esferas é (a) 1/5. (b) 1/4. (c) 1/3. (d) 1/2. (e) 2/3. a a a 206 16) Um aquário tem a forma de um paralelepípedo reto retângulo com as seguintes dimensões internas: 50cm de comprimento, 30cm de largura e 40cm de altura. Esse aquário contém água até a altura de 30 cm. Deseja-se colocar nesse aquário objetos cilíndricos maciços e idênticos de densidade maior do que a densidade da água. Sabendo- se que a altura e o diâmetro desses cilindros medem 10 cm e considerando π = 3,14, a quantidade máxima desses objetos que pode ser colocada no aquário, de modo que a água nele contida não transborde, é (a) 15 (b) 16 (c) 19 (d) 20 (e) 21 17) (FFFCMPA)Uma esfera metálica de raio 3 cm é colocada dentro de um recipiente cilíndrico que contém água, cujo raio da base é de 6 cm. Supondo que não haja transbordamento de água, pode-se afirmar que o nível da água sobe (a) 3 cm (b) 2,5 cm (c) 2 cm (d) 1,5 cm (e) 1 cm 18) (FFFCMPA) Duas esferas tangentes estão presas por um fio a uma haste vertical, tocando-a, como mostra a figura. O ponto A, onde o fio é preso à haste, e os centros B e C das duas esferas estão alinhados. Sendo d(B,C) = 2d(A,B), a razão entre o volume da esfera menor e o volume da esfera maior é (a) 1/27 (b) 1/16 (c) 1/9 (d) 1/8 (e) 1/4 A B C 207 19) (UFRGS) Na figura abaixo, P é o centro da face superior de um cubo. A pirâmide de base hachurada tem um de seus vértices em P. P Se o volume da pirâmide é 1, então o volume do cubo é (a) 2 (b) 3 (c) 4 (d) 6 (e) 8 20) (UFRGS)A partir de quatro dos vértices de um cubo de aresta 6, constituído com madeira maciça, foram recortadas pirâmides triangulares congruentes, cada uma tendo três arestas de medida 3, conforme representado na figura 1, abaixo. O sólido obtido após a retirada das pirâmides está representado na figura 2, abaixo. O volume do sólido obtido é (a) 198. (b) 204. (c) 208. (d) 212. (e) 216. 208 21) (UFGRS)A figura abaixo representa um prisma reto de base hexagonal regular. Considere as seguintes planificações. Quais delas podem ser planificações do prisma? (a) Apenas I. (b) Apenas II. (c) Apenas I e II. (d) Apenas II e III. (e) I, II e III. 209 22) (UFRGS) A figura abaixo representa a planificação de uma pirâmide de base quadrada com AB = 6 cm, sendo ADV triângulo equilátero. D C V A B O volume da pirâmide é (a) 123 (b) 273 (c) 363 (d) 723 (e) 1083 23) (UFRGS) Um reservatório tem forma de um cilindro circular reto com duas semiesferas acopladas em suas extremidades, conforme representado na figura abaixo.O diâmetro da base e a altura do cilindro medem, cada um, 4 dm, e o volume de uma esfera de raio r é 4 3 𝜋𝑟3. Dentre as opções abaixo, o valor mais próximo da capacidade do reservatório, em litros, é (a) 50. (b) 60. (c) 70. (d) 80. (e) 90. 210 24) (UFRGS) Considere a figura abaixo, que representa a planificação de um cubo. Qual dos cubos apresentados nas alternativas pode corresponder ao desenho da planificação? 211 25) (UFRGS) Observe o sólido S formado por 6 cubos e representado na figura abaixo Dentre as opções a seguir, o objeto que, convenientemente composto com o sólido S, forma um paralelepípedo é (a) (b) (c) (d) (e) (e) 212 Resolução 1) Em 12 triângulos há 123=36 lados. Cada aresta do dodecaedro é a união de 2 lados de triângulos. Logo, há 18 arestas. F=12 e A=18 V + F = A + 2 V + 12 = 18 + 2 V=8 2) Como uma diagonal do prisma não pode estar contida em um face, com uma extremidade no vértice A há apenas 5 diagonais (AB, AC, AD, AE, AF). A Para cada um dos 8 vértices da base superior há 5 diagonais: Total: 85=40. 3) 15 8 15 8 12 12 O retângulo de lados 15 e 8 será a base do sólido. Dobrando nos lados indicados e unindo os lados de comprimento 12, temos: Cada aresta do sólido é comum a dois lados de triângulos. B C D E F Dobra Dobra Dobr a Emenda 213 É uma pirâmide retangular de base B=158 altura 12. .480 3 12815 3 HB V 4) A área do triângulo sombreado é a metade da área do quadrado, face do cubo. No cubo há 6 faces. Logo, a área total do cubo corresponde à área de 12 triângulos sombreados. Portanto, a chance de escolher um ponto no triângulo é 1 em 12, ou seja, 1/12. 5) C D O B A 6) O volume do cubo de aresta a é a3. Se a3=64, então a=4. No triângulo retângulo da figura com vértices ABC, temos: x2=22+22 x2 = 4 + 4 x2 = 8 x=22 M 12 8 15 M O volume da pirâmide de base ABCD e vértice em O é um terço do volume do semicubo. Logo, o seu volume é um sexto do volume do cubo. Se o volume do cubo é 1, então o volume da pirâmide é 1/6. 2 2 A x B C 214 A região sombreada é um hexágono regular de lado x, formado por 6 triângulos equiláteros de lado x. A sua área é 312 4 38 6 4 322 6 4 3 6 2 2 x A . 7) 8) O quadrado de lado ℓ=√2 e área B=(√2)2=2 é a base da pirâmide superior. A altura da pirâmide superior é H=1. Logo, o volume da pirâmide superior 3 2 3 12 3 HB V . O octaedro é formado por duas pirâmides destas. Logo, o seu volume é 3 4 3 2 3 2 V 10 2 As duas semiesferas formam uma esfera de raio 2, cujo volume é 32 3 32 2 3 4 3 4 33 rV . O copinho é um cone de raio 2 e altura 10, cujo volume é 40 3 40 3 102 33 22 HrHB V . Como o volume do sorvete é menor do que o volume do copinho, quando derreter não transbordará. Visão Superior 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 √2 215 9) Vamos supor que a aresta do cubo seja 1. A diagonal da base será 𝐴𝐵 = √2. No triângulo ABC, temos: (2r)2 = AB2 + BC2 (2𝑅)2 = (√2) 2 + 12 4R2 = 2 + 1 4R2 = 3 R2 = 3/4 𝑅 = √3 2 No cubo inscrito, o lado coincide com o diâmetro: 2r = 1 r=1/2 𝑉𝐹 𝑉𝐸 = 4𝜋𝑅3 3 4𝜋𝑟3 3 = 𝑅3 𝑟3 = ( 𝑅 𝑟 ) 3 = ( √3 2 1 2 ) 3 = (√3) 3 = 3√3 10) No prisma hexagonal regular a altura igual à aresta da base. Ambas valem 2. A base é um hexágono regular de lado 2. Logo, o volume do prisma é 312236 HBV . A B C 1 1 2R B H=2 2 2 Este hexágono é formado por 6 triângulos equiláteros de lado 2. Sua área vale 36 4 34 6 4 3 6 2 B 216 11) 10002 1 3x 12) 5 3 5 h h 5h = 3h+15 2h=15 h=15/2=7,5. 13) O volume do sólido é o mesmo volume do líquido deslocado, ou seja, o do cilindro assinalado, de raio 5 e altura 1,5. O volume deste cilindro é .5,375,1522 HrV 10 x V 2V 3 3 102 x V V x3=500 333 451254500 x . 12,5 5 5 3 h 77,81 3 5,12)5,2( 2 2 V 66,17 3 5,7)5,1( 2 1 V V2 – V1 = 81,77-17,66 =64,11 1,5 5 217 14) 2a 2a 2a Para uma melhor visualização vamos seccionar em outro lado, ou ainda, vamos virar o cubo: 222 2aaahb B 15) Razão entre o volume do cilindro não ocupado pelas esferas e o volume das esferas: 2 1 8 4 3 8 3 4 3 3 r r b=a h=a O seu volume é 63 2 3 3 2 a a a HB V base B Volume do Cilindro: BH = r24r = 4r3. Volume das duas esferas: 3 8 3 4 2 33 rr Volume do Cilindro não ocupado pelas esferas: 3 4 ) 3 2 1(4 3 4 24 3 3 3 3 rr r r a a a a a a a H=a O sólido retirado é uma pirâmide não reta com altura H=a e base triangular. r 2r 2r 4r 218 16) Volume do cilindro: V1=r 2H = 5210=2510. Volume da parte do aquário que está sem água: V2= 503010. A quantidade de cilindros será .20 60 1025 103050 2 1 V V Se fosse 3, daria 20. Como é um pouco mais que 3, dá um pouco menos do que 20. Pelas alternativas, sem necessitar efetuar contas, observamos que é 19. 17) O volume da esfera é 𝑉 = 4𝜋𝑅3 3 = 4𝜋33 3 = 36𝜋 O Volume do líquido deslocado, que corresponde a um cilindro, é V = R2h = 36h. Para que os volumes sejam iguais, h=1. 50 30 30 10 10 5 6 63 h 219 18) Os triângulos ABD e ACE são semelhantes: 3𝑥 𝑥 = 𝑅 𝑟 Logo, R = 3r A razão entre o volume V1 da esfera menor e o volume V2 da esfera maior é 𝑉1 𝑉2 = 4𝜋𝑟3 3 4𝜋𝑅3 3 = 𝑟3 𝑅3 = 𝑟3 (3𝑟)3 = 𝑟3 27𝑟3 = 1 27 19) P Se a base da pirâmide coincidisse com a base do cubo, então o volume do cubo seria 3 vezes o volume da pirâmide. Como a base da pirâmide é metade da base do cubo, então o volume do cubo é 6 vezes o volume da pirâmide, ou seja, 6×1 = 6. A B C x 2x r R D E 3x 220 20) Cada pirâmide retirada tem altura H=3 e como base B um triângulo retângulo, conforme a figura: 3 Desta forma, B = (3×3) /2 = 9/2 3 O volume de cada pirâmide retirada é V = (B×H)/3 = (9/2)×3/3 = 9/2. O volume do sólido é o volume do cubo, descontadas 4 destas pirâmides: 63– 4×9/2 = 216 – 18 = 198. 221 21) Considere as seguintes planificações. (F) (I) Não pode ser, uma vez que na planificação, os pentágonos estão ligados e no sólido, as bases estão distantes. (V) (II) Ligando-se os lados esquerdo e direito do retângulo central na planificação, obtemos a superfície lateral do cilindro. Os pentágonos da planificação formarão as bases do cilindro. (V) (III) Mesmo argumento do item (II). 222 22) D C V A B V H 6 D C M 3 A 6 B A base B a pirâmide é um quadrado de lado 6, logo a sua área é 36. Sendo o triângulo ADV equilátero, AM=3 e AV=6. A altura H da pirâmide é um cateto do triângulo retângulo AMV. Por Pitágoras, 62 = 32 + H2 36 = 9 + H2 H2 = 27 𝐻 = √27 = 3√3 O volume da pirâmide é 𝑉 = 𝐵×𝐻 3 = 36×3√3 3 = 36√3. 223 23) 24) Ao fechar a figura, os segmentos a e b irão coincidir e uma extremidade será o ponto P, situada no vértice do quadrado sombreado com a parte clara. a b P a coincide com b P P no vértice do quadrado sombreado com parte clara. O diâmetro do cilindro é 4, logo o raio é 2. Se a altura é 4, então o volume do cilindro é V1 = R 2H = ×22×4 = 16. As duas semiesferas formam uma esfera de raio 2 e volume V2 = 4 3 𝜋𝑟3 = 4 3 𝜋 × 23 = 32𝜋 3 . Assim, o volume do reservatório é V1 + V2 = 16 + 32/3 48 + 32 = 80 224 25) Para formar um paralelepípedo, é necessário um “L” idêntico ao da base para sobrepô-lo. Além disto, no “meio” do “L” é necessário ter um prisma com 2 cubos, idêntico ao da figura. (a) (b) (c) (d) (e) (e) “L” da base Prisma com 2 cubos Prisma com 2 cubos no meio do L L idêntico ao da base 225 RESPOSTAS 1) B 2) D 3) C 4) E 5) D 6) E 7) A 8) B 9) D 10) E 11) E 12) D 13) E 14) A 15) D 16) C 17) E 18) A 19) D 20) A 21) D 22) C 23) D 24) A 25) A 226