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Conceito de Matemática para Mecânicos de Aeronaves SEST – Serviço Social do Transporte SENAT – Serviço Nacional de Aprendizagem do Transporte ead.sestsenat.org.br CDU 51 Curso on-line – Conceitos de Matemática para Mecânicos de Aeronaves – Brasília: SEST/SENAT,2016. Social do Transporte. II. Serviço Nacional de Aprendizagem do Transporte. III. Título. 78 p. :il. – (EaD) 1. Matemática. 2. Matemática - noções. I. Serviço 3 Sumário Apresentação 6 Unidade 1 | Números Inteiros 7 1 Sistema de Numeração 8 1.1 Números Naturais 9 2. Números Inteiros 9 3 Aplicações no Dia a Dia 10 Glossário 11 Atividades 12 Referências 13 Unidade 2 | Números Reais 14 1 Frações Equivalentes 15 2 Números Decimais 16 3 Números Reais 18 4 Potências e Raízes 19 5 Aplicações no Dia a Dia 21 Atividades 24 Referências 25 Unidade 3 | Razões, Proporções e Porcentagens 26 1 Razões 27 2 Proporções 28 3 Porcentagem 28 4 Frações, Decimais e Porcentagem 30 5 Aplicações no Dia a Dia 31 Glossário 32 Referências 33 4 Atividades 34 Unidade 4 | Sistemas de Medidas 35 1 Sistema Internacional de Unidades 36 1.2 Medidas de Comprimento, Área e Volume 36 1.2.1 Medidas de Comprimento 37 1.2.2 Área 38 1.2.3 Volume 39 1.3 Medidas de Massa e de Capacidade 40 1.4 Medidas de Tempo 41 Glossário 43 Atividades 44 Referências 45 Unidade 5 | Álgebra, Gráficos e Tabelas 46 1 Polinômios 47 1.1 Adição e Subtração de Monômios 48 1.2 Operações com Polinômios 49 1.3 Equações do Primeiro e do Segundo Graus 49 1.3.1 Equações do Primeiro Grau 50 1.3.2 Equações do Segundo Grau 50 1.4 Gráficos 51 1.4.1 Gráfico da Função do Primeiro Grau 52 1.5.2 Gráfico da Função do Segundo Grau 53 Atividades 56 Referências 57 Unidade 6 | Geometria 58 1 Figuras Geométricas 59 5 1.1 Sólidos Geométricos e Figuras Planas 59 2 Perímetro 65 2.1 Perímetro de um Polígono 65 2.2 Comprimento da Circunferência 65 3 Cálculo de Áreas: Retângulo, Quadrado, Triângulo e Círculo 66 3.3.1 Retângulo e Quadrado 67 3.3.2 Triângulo 68 3.3.3 Círculo 70 3.4 Cálculo de Volumes: Prisma, Cilindro e Esfera 71 3.5 Princípio de Cavalieri 71 Atividades 75 Referências 76 Gabarito 77 6 Apresentação Prezado(a) aluno(a), Seja bem-vindo(a) ao curso Conceitos de Matemática para Mecânicos de Aeronaves! Neste curso, você encontrará conceitos, situações extraídas do cotidiano e, ao final de cada unidade, atividades para a fixação do conteúdo. No decorrer dos seus estudos, você verá ícones que tem a finalidade de orientar seus estudos, estruturar o texto e ajudar na compreensão do conteúdo. O curso possui carga horária total de 20 horas e foi organizado em 6 unidades, conforme a tabela a seguir. Fique atento! Para concluir o curso, você precisa: a) navegar por todos os conteúdos e realizar todas as atividades previstas nas “Aulas Interativas”; b) responder à “Avaliação final” e obter nota mínima igual ou superior a 60; c) responder à “Avaliação de Reação”; e d) acessar o “Ambiente do Aluno” e emitir o seu certificado. Este curso é autoinstrucional, ou seja, sem acompanhamento de tutor. Em caso de dúvidas, entre em contato por e-mail no endereço eletrônico suporteead@sestsenat.org.br. Bons estudos! Unidades Carga Horária Unidade 1 | Números Inteiros 2h Unidade 2 | Números Reais 2h Unidade 3 | Razões, Proporções e Porcentagens 4h Unidade 4 | Sistemas de Medidas 4h Unidade 5 | Álgebra, Gráficos e Tabelas 4h Unidade 6 | Geometria 4h 7 UNIDADE 1 | NÚMEROS INTEIROS 8 Unidade 1 | Números Inteiros A ideia de número, suas generalizações e aplicações, estão presentes na sociedade muito mais do que se pode imaginar. Os números são utilizados para auxiliar ações corriqueiras, como contar quantos alunos há em uma sala de aula, ou em ações complexas, como salvar vidas em um hospital e fazer uma aeronave voar. 1 Sistema de Numeração Atualmente, quase todos os povos do planeta utilizam o chamado sistema de numeração decimal. Quando comparado a outros, esse sistema traz uma enorme vantagem: ele nos permite representar qualquer número, por maior ou menor que seja, a partir de apenas dez algarismos: A estrutura desse sistema é formada por classes – unidades, milhares, milhões, bilhões etc. – e estas, por sua vez, são subdivididas em três ordens: unidades (U), dezenas (D) e centenas (C). A leitura e a escrita dos números são feitas por classes da direita para a esquerda. e O princípio fundamental desse sistema é que dez unidades de uma ordem qualquer formam uma de ordem imediatamente superior. Figura 1: A classe das unidades representada no papel quadriculado 9 Tabela 1: Quadro de classes No caso do número colocado na Tabela 1, deve-se ler: trinta e seis bilhões, cento e cinquenta e oito milhões, noventa e quatro mil e um. Depois dos bilhões, têm-se ainda as classes trilhões, quatrilhões, quinquilhões etc. 1.1 Números Naturais Os números usados para contar pessoas, animais, objetos etc. são os chamados números naturais. A sequência dos números naturais já é conhecida: O, 1, 2, 3, 4, 5... Os números naturais também são utilizados com outras finalidades, em códigos, por exemplo, no código de endereçamento postal (CEP) ou em números de documentos, como a carteira de motorista, entre outros. O conjunto dos naturais é representado por (N). 2. Números Inteiros Os números inteiros são constituídos pelos inteiros positivos (números naturais não nulos), pelo 0 (zero) e ainda pelos inteiros negativos (−1, −2, −3, −4 ...). O conjunto dos números inteiros costuma ser representado por (Z). bilhões milhões milhares unidade C D U C D U C D U C D U 3 6 1 5 8 0 9 4 0 0 1 N = {0,1,2,3,4,5,, ...} Z = { ... – 4, –2, –1,0,1,2,3,4,5,, ...} 10 3 Aplicações no Dia a Dia Os números positivos e negativos são muito utilizados em diversas situações para diferenciar os sentidos de variação de uma grandeza. Figura 2: Reta numerada dos inteiros Por exemplo, os geógrafos chamam de altitude a distância vertical medida entre determinado ponto e o nível médio do mar. Os pontos localizados ao nível do mar têm altitude zero, os localizados acima do nível do mar têm altitudes positivas e os abaixo do nível mar têm altitudes negativas. Obs.: a figura a seguir é formada por quadrículas que representam quadrados de 200 m de lado. Figura 3: Corte transversal de relevo (hipotético) Figura 2 - Reta numerada dos inteiros 11 Resumindo Para facilitar os estudos com números, estes costumam ser classificados de acordo com certas propriedades consideradas importantes. Nesta unidade, foi possível aprender sobre os dois primeiros tipos de números, os naturais e os inteiros, com destaque para certas propriedades, como a posição relativa dos algarismos e a estrutura do quadro de classes e ordens. Também foi possível aprender sobre diferentes maneiras de apresentar esses tipos de números, como sua exibição em forma de conjuntos (N) e (Z) e suas representações geométricas na reta numerada. Glossário Corriqueiras: aquelas que ocorrem com frequência. Quadrículas: Pequenos quadrados, todos com lado de mesma medida, usados como auxiliares da visualização de medidas, áreas figuras etc. 12 a 1) Em uma conta bancária, há R$ 350,00. Hoje foi dado um cheque de R$ 410,00. Como ficou registrado o saldo nesse banco? a. ( ) - R$ 60,00. b. ( ) - R$ 760,00. c. ( ) R$ 60,00. d. ( ) R$ 760,00. 2) A seguir, estão as temperaturas mínimas registradas em algumas cidades em certo dia. Recife – Brasil +32ºC Toronto – Canadá -4 º C Cairo – Egito + 25º Bariloche – Argentina - 2º C Berna – Suíça - 7º C Majuro – Ilhas Marshall +18 ºC Qual das alternativas registra essas temperaturas em ordem crescente? a. ( ) Toronto; Berna; Bariloche; Majuro; Cairo; Recife. b. ( ) Bariloche; Toronto; Berna; Majuro; Cairo; Recife. c. ( ) Majuro; Cairo; Recife; Berna; Toronto; Bariloche. d. ( ) Berna; Toronto; Bariloche; Majuro; Cairo; Recife. Atividades 13 Referências GIOVANNI, José Ruy; PARENTE, Eduardo. Aprendendo Matemática: 6º ao 9º anos. São Paulo: FTD, 2004. IEZZI, Gelson et al. Matemática: volume único. São Paulo: Atual, 2010. ______. Matemática e Realidade. São Paulo: Atual, 2012. PARENTE, Eduardo. Caminhar e Transformar – Matemática. São Paulo: FTD, 2013. SILVEIRA, Ênio. Matemática – Compreensão e Prática. São Paulo: Moderna, 2010. 14 UNIDADE 2 | NÚMEROS REAIS 15 Unidade 2 | Números Reais Juntos, os números racionais e irracionais vão compor o conjunto dos números reais, necessários na hora de representar quantidades contínuas, como aqueles presentes em intervalos de comprimento, massa, volume etc. 1 Frações Equivalentes Analisa-se a fração representada na Figura 4. O denominador (12) é um número natural não nulo que indica em quantas partes iguais a unidade foi dividida. Já o numerador (7) é um número natural qualquer que indica quantas dessas partes são consideradas. Duas frações que representam a mesma parte de um inteiro denominam-se frações equivalentes. e Para obter frações equivalentes a uma fração dada, deve-se multiplicar (ou dividir) o numerador ou o denominador da fração por um mesmo número diferente de zero. 7 12 Figura 4: Representação gráfica da fração sete doze avos Figura 5A: Representação prática da equivalência das frações meio e dois quartos Figura 5B: Equivalência das frações representada pela igualdade entre elas 16 2 Números Decimais Os números decimais são, na verdade, uma representação especial das frações decimais, isto é, eles são baseados na ideia de se dividir o inteiro em dez partes, cem partes, mil partes etc. É possível observar agora as novas ordens formadas a partir dos números decimais: décimos, centésimos e milésimos. Tabela 2: Quadro de ordens Cada unidade de determinada ordem é sempre um décimo da unidade imediatamente superior. Exemplo: 2 inteiros e 95 centésimos. um décimo = um centésimo = um milésimo = = 0,1 = 0,01 = 0,001 1 10 1 100 1 1000 Ordens inteiras centena dezena unidade décimo centésimo milésimo décimo milésimo centésimo milésimo milionésimo ...... , Ordens decimais ... C D U d c m dm ... 2 , 9 5 Figura 6 - Diferentes representações de frações decimais 17 A Matemática nos meios de comunicação Em determinadas situações, como nos meios de comunicação, os números decimais são apresentados de forma resumida com o objetivo de facilitar sua leitura. Na manchete de jornal, a parte inteira refere-se à unidade indicada (milhões) e as casas depois da vírgula aos décimos, aos centésimos, aos milésimos etc. Segue-se uma representação dessa quantidade de celulares usando um número natural: 280,73 milhões = 280 milhões + 7 décimos de milhão + 3 centésimos de milhão = 280.000.000+ 0,7x 1.000.000+0,03 x 1.000.000 = = 280.000.000 +700.000+30000 = 280.730.000 Ou seja, 280,73 milhões de celulares = 280.730.000 de celulares. Figura 7: Interior de um avião cargueiro 18 Jornal da hora Brasil encerra 2014 com 280,73 milhões de linhas ativas de telefonia móvel (ANATEL, 2014). 3 Números Reais O conjunto de todos os números que podem ser representados por frações é o conjunto dos números racionais, indicado pela letra (Q). Há duas formas de representar um número racional: a forma fracionária e a forma decimal. Para representá-lo na forma decimal, basta dividir o numerador pelo denominador. Exemplos: Em oposição aos números racionais, existem os números irracionais representados pela letra (I). Um número irracional não pode ser representado por uma fração, mas por uma representação decimal infinita e não periódica. São exemplos: 4,4567891011.... √2 = 1,41421353... 15 8 divisão representação decimal �nita representação decimal in�nita e periódica ... 1,875 1,875 – 1, 333... { { 70 60 40 0 4 3 1,333...10 10 10 15 representação fracionária8 4 representação fracionária3 divisão 19 O conjunto formado por todos os números racionais e por todos os irracionais é chamado de conjunto dos números reais, indicado por (R). Uma das mais importantes propriedades dos números reais é o fato de poder representá-los por pontos de uma reta: cada número real corresponde a um único ponto da reta e cada ponto da reta corresponde a um único número real. Com os números reais, é possível representar quantidades contínuas como altura, massa, área, volume etc. 4 Potências e Raízes Observe o produto 2 x 2 x 2 x 2 x 2 , formado por fatores iguais. Para representar mais facilmente esse tipo de produto, usam-se as potências. 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 25 Em 25 = 32, destacamos Figura 8: Localização aproximada da raiz de 2 na reta numerada ■ 2 é a base; ■ 5 é o expoente; ■ 32 é a potencia. Lê-se: dois elevado à quinta potência é igual a trinta e dois. 20 Formando par com a potenciação, surge a operação radiciação, sendo uma inversa da outra. Entre as raízes mais usadas, estão a raiz quadrada e a raiz cúbica. Por exemplo: a) Qual o número positivo cujo quadrado é igual a 9? Esse número é chamado de raiz quadrada de 9. Indica-se = √9=3 Obs.: a raiz quadrada de um número nunca terá um valor negativo. As potências de expoente 2 ou 3, pelo seu largo uso em situações práticas, recebem nomes especiais: quando o expoente é 2, lê-se ao quadrado 32 - lê-se: três ao quadrado; 32 - lê-se: três ao cubo quando o expoente é 3, lê-se ao cubo. Figura 9A: Representação gráfica do quadrado de 3 Figura 9B: Representação gráfica do cubo de 3 21 b) Qual o número cujo cubo é igual a -8? Esse número é chamado de raiz cúbica de -8. Indica-se 5 Aplicações no Dia a Dia A Matemática não se restringe à escola. Como foi mencionado, ela está presente também em situações cotidianas. A seguir são demonstrados exemplos dessa aplicação no dia a dia das pessoas. a) Em um reservatório, foram colocados 48.000 litros de água, o que corresponde a 5 2 de sua capacidade total. Quantos litros de água serão n e c e s s á r i o s para encher completamente esse reservatório? Figura 10A: Símbolo de radiciação Figura 10B: Calculadora simples: apresenta apenas as operações matemáticas básicas -8 = - 2 3 Figura 11: Reservatório de água É muito fácil usar a calculadora para extrair a raiz quadrada de um número. Por exemplo: para extrair a raiz quadrada de 29, basta digitar 29 e, em seguida, apertar a tecla [ √ ]. √29 = 5,3851648 22 Dado o esquema: Então, o reservatório fica completamente cheio com 120.000 litros. b) Dois automóveis partiram em sentidos contrários de dois pontos A e B, distantes entre si 100 quilômetros. Um deles percorreu 25,46 quilômetros e parou. O outro percorreu 31,15 quilômetros e também parou. Qual é a distância entre os dois automóveis? Em primeiro lugar, adicionam-se as duas distâncias percorridas: 25,46 + 37,15 = 62,61. Em seguida, subtrai-se essa soma da distância entre os pontos A e B: 100 – 62,61 = 37,39.2 5 1 5 15 2400024 00048 000 24000 24000 24000 24000 1 5 1 5 1 5 1 5 Figura 12A: Representação gráfica de dois quintos do todo Figura 12B: Representação gráfica de um quinto do todo Figura 12C: Representação gráfica do todo correspondem a corresponde a (o todo) correspondem a 5 x 24.000 = 120.000 48.000:2 = 24.000 2 1 5 5 55 48.000 Figura 13A: Automóvel partindo do ponto A distante 100 km do automóvel B Figura 13B: Automóvel partindo do ponto B distante 100 km do automóvel A 23 Dessa maneira, chega-se à resposta procurada: 37,39 quilômetros separam os dois automóveis. O seguinte esquema auxiliará na assimilação dos conceitos apresentados. Resumindo Nesta unidade, por meio dos números reais, foi possível abordar os estudos sobre os campos numéricos. A partir do conjunto dos números naturais, construíram-se, por sucessivas ampliações, o conjunto dos inteiros e o conjunto dos racionais, obtendo-se, finalmente, o conjunto (R) dos números reais como união dos números racionais e dos irracionais. Foi visto também que cada número real corresponde a um único ponto da reta e cada ponto da reta corresponde a um único número real. Com isso, percebeu-se que, por meio dos números reais, as quantidades contínuas, como altura, massa, área, volume etc., podem ser representadas. + D U d c 2 5 , 4 6 3 7 , 1 5 6 2 , 6 1 - C D U d c 1 0 0 , 0 0 6 2 , 6 1 3 7 , 3 9 Figura 14: Representação esquemática do conjunto dos números reais 24 a 1) Em 2011, foram movimentados nos portos brasileiros 886,5 milhões de toneladas de cargas. Segundo estimativas da Agência Nacional de Transportes Aquaviários (Antaq), esse volume deve subir para 2,2 bilhões de toneladas no ano de 2030. Como esses valores ficam representados ao utilizar números naturais? a. ( ) 886 500 000 e 2 200 000 000. b. ( ) 886 500 000 000 e 2 200 000. c. ( ) 886 500 e 2 200 000 000. d. ( ) 886 500 000 e 2 200 000 000 000. 2. Quais os números reais estão associados aos pontos A, B e C? a. ( ) -1,4; 0,444...; 0,9. b. ( ) -1,7; 0,666...; 0,9. c. ( ) -1,25; 0,4...; 0,9. d. ( ) -1,25; 0,666...; 0,9. Atividades 25 Referências GIOVANNI, José Ruy; PARENTE, Eduardo. Aprendendo Matemática: 6º ao 9º anos. São Paulo: FTD, 2004. IEZZI, Gelson et al. Matemática: volume único. São Paulo: Atual, 2010. ______. Matemática e Realidade. São Paulo: Atual, 2012. PARENTE, Eduardo. Caminhar e Transformar – Matemática. São Paulo: FTD, 2013. SILVEIRA, Ênio. Matemática – Compreensão e Prática. São Paulo: Moderna, 2010. 26 UNIDADE 3 | RAZÕES, PROPORÇÕES E PORCENTAGENS 27 Unidade 3 | Razões, Proporções e Porcentagens Construir uma peça de aeronave sem utilizar a matemática é impossível. Isso porque todos os objetos que a compõem nascem de projetos com desenhos em pequena escala, os quais, na realidade, são construídos com ampliações desse desenho, que têm como base o conhecimento matemático das razões, das proporções e da porcentagem. 1 Razões O quociente entre dois números é um instrumento muito útil para compará-los. Seguem exemplos: a) A idade de Maria é 30 anos e de André, 40. O quociente entre suas idades é 30 40 ou 3 4 . É possível, então, comparar as idades: para cada 3 anos que Maria viveu, André já viveu 4. b) Em certo mapa, a distância em linha reta entre Brasília e Teresina é representada por 2,5 cm, enquanto, na realidade, essa distância é de 1250 km. Estabelecendo o coeficiente entre esses dois números, chega-se à escala utilizada no mapa. Significado: cada centímetro no mapa corresponde a 50 milhões de centímetros na realidade. O quociente de dois números é chamado de razão entre eles: Figura 15: Mapa de partes das regiões Norte, Nordeste, Centro- Oeste e Sudeste brasileiras 28 2 Proporções Em Matemática, a igualdade entre duas razões é chamada de proporção. Assim, é uma proporção. A propriedade fundamental das proporções diz que, em toda proporção, o produto dos meios é igual ao produto dos extremos. 3 Porcentagem A porcentagem é usada para representar, de maneira prática, determinada parte de um todo. A expressão tantos por cento, indicada com o símbolo %, quer dizer alguns por um cento. Assim, com relação ao gráfico mostrado na Figura 17, 31% (lê-se: trinta e um por cento), significa que, de cada grupo de 100 residências pesquisadas no Distrito Federal (DF), 31 estão equipadas com microcomputador. Os números percentuais possuem representações na forma fracionária e também na forma de número decimal. Dessa forma, observa-se que: 9 meios = extremos 6 6 4 ___ ___ GRÁFICO 1 - Presença de microcomputadores em algumas regiões metropolitanas brasileiras 29 Segue um exemplo envolvendo cálculo com números percentuais. Calcular 30% de 400 reais. Esse problema será resolvido de dois modos: 1º modo: usando uma regra de três: 2º modo: diretamente: Usando a calculadora Praticamente todas as calculadoras apresentam a tecla de porcentagem (%). Nos exemplos apresentados a seguir, é fácil aprender como realizar rapidamente cálculos envolvendo porcentagens. Valor Ou seja: 30% de 400 reais são 120 reais. 400 100 30x taxa 400 100 30x 100x = 30.400 → x = 120 Figura 16 - Calculadora com recursos para realizar as operações matemáticas básicas Figura 17 - Visor exibido na calculadora durante a realização do cálculo de 35% de 150 Nos exemplos apresentados a seguir, é fácil aprender como realizar rapidamente cálculos envolvendo porcentagens. a) Calcular 35% de 150 gramas. Resposta: 52,5 gramas. 30 b) Até o mês passado, o salário de um trabalhador era R$ 1.350,00. A partir do mês corrente, ele passou a ganhar 17% a mais. Qual o novo salário do trabalhador? Resposta: R$ 1.579,50. 4 Frações, Decimais e Porcentagem Para transformar uma fração em um número decimal, basta dividir o numerador pelo denominador. Para transformar esse resultado em porcentagem, basta multiplicá-lo por 100. Exemplos: • Representar uma fração por meio de um número decimal ou por uma porcentagem: • Representar uma porcentagem por meio de uma fração ou por um número decimal: =75% Figura 19 - Visor exibido na calculadora durante a realização do cálculo de 15% de 420 Figura 18 - Visor exibido na calculadora durante a realização do cálculo de 1.350 aumentado em seus 17% c) Uma loja está vendendo um aparelho de som com 15% de desconto. Se o preço normal desse aparelho é R$ 420,00, qual o preço com desconto? Resposta: R$ 357,00. 31 5 Aplicações no Dia a Dia a) A altura de cinco jovens foi medida e foram encontrados os seguintes resultados 1,62 m; 1,62 m; 1,56 m; 1,46 m e 1,39 m. Qual a média entre eles? Resolução Média aritmética simples. A média aritmética simples, ou simplesmente média de um conjunto de números, é dada pela razão (quociente) entre a soma desses números e a quantidade deles. b) A miniatura de um automóvel tem 8 cm de comprimento, mas, na realidade, o automóvel tem 4 m de comprimento. Qual foi a escala utilizada para fazer a miniatura? Resolução: 8 cm = 0,08 m. Escala 1:50 (1 por 50), ou seja, cada cm na miniatura corresponde a 50 cm no automóvel. 32 Resumindo Nesta unidade foi visto como o quociente ou a razão entre dois números é um instrumento muito útil para compará-los. Essa razão pode ser expressa por uma fração, uma porcentagem ou um número decimal. As proporções também foram abordadas. O usodesse ferramental matemático ajuda a resolver alguns problemas ligados a situações bem práticas, como o uso das escalas ou a representação de séries de números por meio da média aritmética. Glossário Quociente: Resultado de uma divisão. 33 Referências GIOVANNI, José Ruy; PARENTE, Eduardo. Aprendendo Matemática: 6º ao 9º anos. São Paulo: FTD, 2004. IEZZI, Gelson et al. Matemática: volume único. São Paulo: Atual, 2010. ______. Matemática e Realidade. São Paulo: Atual, 2012. PARENTE, Eduardo. Caminhar e Transformar – Matemática. São Paulo: FTD, 2013. SILVEIRA, Ênio. Matemática – Compreensão e Prática. São Paulo: Moderna, 2010. 34 a 1) A declividade de uma ladeira é expressa pela razão entre sua altura e seu afastamento (veja a figura). Se uma ladeira tem 15% de declividade e um afastamento de 90 m, qual é a sua altura? a. ( ) 13,5 m. b. ( ) 15 m. c. ( ) 12,5 m. d. ( )125 m. 2) Um lojista vende suas mercadorias com 20% de lucro sobre o preço de venda. Por quanto deverá vender uma mercadoria que foi adquirida por R$ 80,00? a. ( ) R$ 96,00. b. ( ) R$ 100,00. c. ( ) R$ 120,00. d. ( ) R$ 80,00. Atividades 35 UNIDADE 4 | SISTEMAS DE MEDIDAS 36 Unidade 4 | Sistemas de Medidas Em Matemática, falar em medidas é referir-se a uma comparação do que se deseja medir com determinada medida considerada padrão. Por longo tempo, cada povo teve o próprio sistema de medidas, baseado em unidades arbitrárias e imprecisas, como, por exemplo, aquelas baseadas no corpo humano: palmo, pé, polegada, braça, côvado. A fim de facilitar a comunicação entre as pessoas de todo o mundo, no que diz respeito às tomadas de medidas, criou-se, em 1960, o sistema internacional de unidades (SI), adotado oficialmente em vários países, inclusive no Brasil. Esse sistema fixa certas unidades básicas de medida. 1 Sistema Internacional de Unidades O SI estabelece algumas unidades básicas tomadas como padrão, uma para cada tipo de grandeza como, por exemplo: comprimento, massa e tempo. Do mesmo modo, foram estabelecidos símbolos, unidades derivadas, unidades suplementares e prefixos para as medidas. 1.2 Medidas de Comprimento, Área e Volume Para comparar um valor com outro, utiliza-se uma grandeza predefinida denominada unidade-padrão. Figura 20: Primeiros instrumentos de medição utilizados pelo homem 37 1.2.1 Medidas de Comprimento A unidade-padrão para medir comprimentos é o metro, o qual é indicado pela letra (m). Para medir extensões muito grandes, ou muito pequenas, existem os chamados múltiplos e submúltiplos do metro mostrados na tabela a seguir. Tabela 3: Múltiplos e submúltiplos do metro É possível observar a relação com o sistema de numeração decimal: quando lidas da esquerda para a direita, cada unidade contém dez vezes a unidade seguinte. Exemplo: O comprimento do palito de fósforos é 4 cm conforme mostra a Figura 21. Essa medida expressa em metros é dada por 4 cm = (4:100) m = 0,04 m. Observações: Algumas unidades de comprimento usadas na aviação não pertencem ao sistema de numeração decimal. Um destaque são as do sistema imperial britânico, adotado nos países de língua inglesa e em certas atividades especiais. Nesse sistema, destacam-se: • a milha - 1 milha = 1690 metros; • o pé - 1 pé = 30,48 cm; e • a polegada - 1 polegada = 2,54 cm. Quilômetro Hectômetro Decâmetro Metro Decímetro Centímetro Milímetro Km hm dam m dm cm mm 1000 m 100 m 10 m 1 m 0,1 m 0,01 m 0,001 m Figura 21: Representação gráfica de medidas realizadas com submúltiplos do metro 38 1.2.2 Área A medida da superfície de uma região fechada é chamada área dessa região. A unidade-padrão para se medir superfícies é o metro quadrado. O metro quadrado abrevia-se por (m2). Para medir superfícies muito grandes ou muito pequenas, existem os chamados múltiplos e submúltiplos do m2. Tabela 4: Múltiplos e submúltiplos do metro quadrado Observa-se a relação com o Sistema de Numeração Decimal: quando lidas da esquerda para a direita, cada unidade contém cem vezes a unidade seguinte. Usando a polegada A polegada, no Brasil, é usada em determinadas situaçãoes bem par�culares, como em medidas de diâmetros de tubulações, de cabeças de parafusos e também na descrição do tamanho da tela de televi- sores e de computadores (definido pelo comprome- �mento da diagonal da tela). Figura 22: TV representada pela medida da diagonal da sua tela dada em polegadas Figura 23: 1 metro quadrado Quilômetro quadrado Hectômetro quadrado Decâmetro quadrado Metro quadrado Decímetro quadrado Centímetro quadrado Milímetro quadrado km2 hm2 dam2 m2 Dm2 Cm2 Mm2 1000000 m 10000 m 100 m 1 m 0,01 m 0,0001 m 0,000001 m 39 Exemplo: O microchip é uma minúscula peça de computador usado principalmente para transmitir e armazenar dados. Os modelos usados para monitorar animais, por exemplo, são realmente minúsculos. Sua superfície mede cerca de 0,000025 m2. Pode parecer difícil imaginar essa superfície, mas não se ela for convertida para mm2 0, 000025 m2 = (0, 000025 x 10000) mm2 = 0,25 mm2. 1.2.3 Volume O metro cúbico é a unidade fundamental para calcular volumes, cuja abreviatura é (m3). Para medir superfícies muito grandes ou muito pequenas, existem os chamados múltiplos e submúltiplos do (m3). Tabela 5: Múltiplos e submúltiplos do metro cúbico Figura 24: Tamanho de um microchip quando comparado a um dedo humano Figura 25: Metro cúbico Quilômetro cúbico Hectômetro cúbico Decâmetro cúbico Metro cúbico Decímetro cúbico Centímetro cúbico Milímetro cúbico Km3 hm3 dam3 m3 Dm3 Cm3 Mm3 1000000000 m3 1000000 m3 1000 m3 1 m 3 0,001 m3 0,000001 m3 0,0000000001 m3 40 Observa-se a relação com o sistema de numeração decimal: quando lidas da esquerda para a direita, cada unidade contém cem vezes a unidade seguinte. Exemplo: Ao transformar 2m³ em (cm³) Tem-se 2 x 1000 x 1000 cm³ = 2 000 000 cm³ 1.3 Medidas de Massa e de Capacidade Nas tabelas a seguir, estão as principais medidas de massa e capacidade e algumas relações entre elas. Tabela 6: Medidas de massa Tabela 7: Medidas de capacidade Unidade Símbolo Algumas equivalências Tonelada t 1 t → 1.000 kg Quilograma kg 1 kg → 1.000 g Grama g 1 g → 1.000 mg Unidade Símbolo Algumas equivalências Litro t 1 L → 1.000 mL Mililitro mL 1 mL → 0,001 L 41 Exemplo: A maior aeronave já construída tinha a fantástica capacidade de carga de 253,8 toneladas. Quantos contêineres, com capacidade para 1.225 kg, essa aeronave conseguiria transportar? 253,8 t = (253,8x1000) kg = 253.800kg 253800: 1.225 = 207,18 Resposta: 207 contêineres. 1.4 Medidas de Tempo O relógio de sol egípcio, de cerca de 3.500 anos atrás, é a evidência mais antiga que se conhece sobre dividir o dia em intervalos regulares de tempo. Ele consistia em uma vareta fincada no solo em local iluminado pela luz solar durante todo o dia. A sombra da vareta no chão ia mudando sua posição conforme a movimentação do Sol no decorrer do dia. São várias as unidades de tempo utilizadas: horas, minutos, segundos, dias, semanas, meses, anos etc. A seguir estão algumas relações entre elas: • 1 dia tem 24 horas; 1 hora tem 60 minutos; 1 minuto tem 60 segundos; Figura 26: A maior aeronave já construída Figura 27: Relógio de sol usado pelos antigos egípcios 42 • 1 mês pode ter de 28 a 31 dias; 1 década tem 10 anos; 1 século tem100 anos; 1 milênio tem 1.000 anos. Exemplos: a) A sessão de cinema vai começar às 14h 45min e terá duração de 1h 40min. A que horas vai terminar essa sessão? Em 85 min, há 1h 25 min (85 – 60 = 25) Assim, 15h 85 min = 15 h + 1h + 25 min = = 16h25min Resposta: a sessão terminará às 16h25min. b) Clarisse pratica ginástica, 5 dias por semana, 1 hora e meia por dia. Quantas horas e quantos minutos ela pratica ginástica por semana? Por dia: 1 hora e meia = 1hora + 0,5 hora = 60 min + 0,5.60 min = 60 min + 30 min = 90 min Por semana: 90 min. 5 dias = 450 min Divisão com resto: Resposta: ela pratica 7 horas e 30 minutos de ginástica por semana. 43 Resumindo Nesta unidade, mostrou-se que medir é comparar uma grandeza com uma unidade de referência do mesmo padrão, expressa por um número que diz quantas vezes a unidade cabe na grandeza. A necessidade de se estabelecer padrões reconhecidos em todo o mundo motivou os cientistas a criarem o sistema internacional de unidades (SI), cujos principais padrões são o metro – que se desdobra em metro quadrado e metro cúbico –, o quilograma e o segundo. Para a tomada de medidas muito grandes ou muito pequenas, esse sistema prevê, respectivamente, os múltiplos e os submúltiplos das unidades-padrão. Em determinadas circunstâncias específicas, certas medidas costumam ser tomadas fora do SI, especialmente as do sistema imperial britânico, como a milha, o pé e a polegada. Glossário Braça: Corresponde à distância entre as pontas dos dedos das duas mãos de um homem quando seus braços estão estendidos em direções opostas. Côvado: Medida linear que corresponde, aproximadamente, à distância entre o cotovelo e a ponta do dedo médio. 44 a 1) Um bebê toma 4 mamadeiras de 150 ml por dia. Com uma lata de leite em pó, obtêm-se aproximadamente 3 litros de leite. Em quantos dias o bebê consome o leite dessa lata? a. ( ) 3 b. ( ) 4 c. ( ) 5 d. ( ) 6 2) Um grupo de amigos vai fazer um churrasco para 50 pessoas. Quantos quilogramas de carne, no mínimo, serão necessários, levando em conta que a média de consumo por pessoa será de 320 g? a. ( ) 5 b. ( ) 8 c. ( ) 10 d. ( ) 16 Atividades 45 Referências GIOVANNI, José Ruy; PARENTE, Eduardo. Aprendendo Matemática: 6º ao 9º anos. São Paulo: FTD, 2004. IEZZI, Gelson et al. Matemática: volume único. São Paulo: Atual, 2010. ______. Matemática e Realidade. São Paulo: Atual, 2012. PARENTE, Eduardo. Caminhar e Transformar – Matemática. São Paulo: FTD, 2013. SILVEIRA, Ênio. Matemática – Compreensão e Prática. São Paulo: Moderna, 2010. 46 UNIDADE 5 | ÁLGEBRA, GRÁFICOS E TABELAS 47 Unidade 5 | Álgebra, Gráficos e Tabelas A fim de mostrar a importância da álgebra no contexto da resolução de problemas, o inglês Isaac Newton (1643-1727), um dos maiores cientistas que a humanidade já conheceu, cunhou a seguinte frase: “Para resolver problemas referentes a números, ou relações entre quantidades, basta traduzir tal problema da linguagem corrente para a linguagem da álgebra” (GIOVANNE; PARENTE, 2004, p. 132). A álgebra é a parte da matemática que trata mais diretamente do uso de letras para representar números. 1 Polinômios 8x 12 a3b4c 17 Essas expressões são constituídas por um número que multiplica uma ou mais letras, ou apenas um número, as quais são chamadas monômios. Um monômio é formado basicamente por duas partes: a parte numérica, chamada de coeficiente e a parte formada pela variável ou produto de variáveis, chamada de parte literal. a) Quando o coeficiente é 1, costuma-se omiti-lo e, quando é -1, costuma-se escrever apenas o sinal. 1x escreve-se, apenas, x -1xyz escreve-se, apenas, - xyz 48 b) Dois ou mais monômios que têm a mesma parte literal são chamados de monômios semelhantes. São exemplos de monômios semelhantes: 4x, x, e -3x 3m2p, 0,05m2p e - m2p 1.1 Adição e Subtração de Monômios e Para adicionar ou subtrair monômios semelhantes, os coeficientes são somados ou subtraídos e a parte literal conservada. Assim, só é possível adicionar ou subtrair monômios semelhantes. Caso contrário, a operação fica apenas indicada. Exemplos: a) 2x2+3x2 = (2+3) x2 = 5 x2 b) 5x3 + x5 - 8x3 - 5x5 + 10x3 + 8x5 = (5 – 8 +10) x3 + (1 – 5 + 8) x5 = 7 x3 + 4 x5 Expressões formadas por um único monômio ou por adições ou subtrações de monômios são chamadas de polinômios. Exemplos: a) 5x3 b) 2x – y4 c) 5b2c - 3b5cd - 3b2c 49 1.2 Operações com Polinômios No exemplo colocado anteriormente, é possível perceber que, para somar ou subtrair polinômios, é necessário somar ou subtrair seus monômios semelhantes. Exemplos: a) Os polinômios 3x2 – 2y2 + xy e - x2 - 3xy serão adicionados. (3x2 – 2y2 + xy) + (- x2 - 3xy) = 3x2 – 2y2 + xy - x2 - 3xy → os parênteses foram retirados. 3x2- x2 + xy - 3xy – 2y2 → os monômios semelhantes foram ligados. 2x2- 2xy - 2y2 → os monômios semelhantes foram adicionados ou subtraídos. b) Qual a diferença entre o polinômio 4x5 – x3 – 8 e o polinômio - 2x5 + 2 x3 – 10? (4x5 – x3 – 8) - (- 2x5 + 2 x3 – 10) = 4x5 – x3 – 8 + 2x5 - 2 x3+ 10 → os parênteses foram retirados. 4x5+ 2x5– x3- 2 x3– 8 + 10 → os monômios semelhantes foram ligados. 6x5 - 3 x3 + 2 → os monômios semelhantes foram adicionados ou subtraídos. 1.3 Equações do Primeiro e do Segundo Graus O sistema de equações equivale a estratégias que permitem resolver problemas os quais envolvem mais de uma variável e, pelo menos, duas equações. 50 1.3.1 Equações do Primeiro Grau Observam-se, a seguir, algumas equações do primeiro grau com uma incógnita. Nesse tipo de equação, que se apresenta na forma ax+b = 0, ou equivalente, a incógnita aparece elevada ao expoente 1 (que se costuma omitir) e tem-se que (a) e (b) são números reais e a ≠ 0. Exemplo: Resolução da equação 4x – 1 = 23 – 8x Resolver uma equação do primeiro grau significa encontrar o valor que, substituído pela incógnita, torna a igualdade verdadeira. Exemplo: 4x – 1 = 23 – 8x 4x +8x = 23+1 12x = 24 x = 24 : 12 x = 2 Resposta: x = 2. 1.3.2 Equações do Segundo Grau Nesse tipo de equação, que se apresenta na forma ax2+bx+c = 0, ou equivalente, em que (a), (b) e (c) são números reais e a ≠ 0. Exemplos: a) 4x2-3x+5=0 (a = 4; b = -3 e c = 5). b) x2-5=0 (a = 1; b = 0 e c = - 5). 51 A equação de segundo grau é resolvida por meio da chamada fórmula de Bhaskara. Se Δ>0, a equação apresenta duas raízes reais diferentes. Se Δ=0 , a equação apresenta apenas uma raiz real (ou duas iguais). Se Δ<0, a equação não apresenta raízes reais. Exemplos: Resolver a equação x2 – 4x + 3 = 0 1.4 Gráficos Na prática, uma função pode ser representada por um conjunto de pares ordenados, criados a partir de sua lei de formação. Os pares ordenados assim criados produzem o que se chama de gráfico da função. São vários os tipos de funções e seus respectivos gráficos. A seguir são destacadas as funções do primeiro e do segundo graus. 52 1.4.1 Gráfico da Função do Primeiro Grau Lei de formação f (x) = ax + b (a ≠ 0) Observações: Quando a > 0, a função é crescente e o gráfico é inclinado para a direita. Quando a < 0, a função é decrescente e o gráfico é inclinado para a esquerda. Para fazer o gráfico da função do primeiro grau, é suficiente marcar dois de seus pontos distintose, a seguir, traçar a reta que passa por esses pontos. Exemplo: Tabela 8: Espaço percorrido em função do tempo Nas figuras a seguir, foram anotados espaços percorridos por um trem que viaja à velocidade constante de 40 km por hora, em função do tempo de viagem. É possível observar que esse movimento pode ser descrito pela lei y = 40x ou f(x) = 40x, em que (y) é o espaço percorrido em metros e (x) é o tempo em horas (x 0 ). Ou seja, existe aí uma função do primeiro grau. Tomando dois de seus pontos, por exemplo, (1,40) e (2,80), será possível obter o gráfico dessa função: Velocidade constante x (horas) f(x) (km) 0 0 1 40 2 80 3 120 4 160 O gráfico da função do primeiro grau é sempre uma reta. 53 1.5.2 Gráfico da Função do Segundo Grau Lei de formação f (x) = ax² + bx + c (a ≠ 0) Exemplos: f (x) = 3x² + 3x + 9 f (x) = x² + 4x f (x) = 2,5x² – 10 O gráfico da função do segundo grau é sempre uma curva aberta chamada parábola. Agora serão apresentadas algumas situações do dia a dia a fim de demonstrar o que é uma parábola. Gráfico 2A: Pontos que servirão de base para traçar o gráfico Gráfico 2B: Gráfico de espaço percorrido em função do tempo Figura 28A: Jato de luz é contornado por uma parábola Figura 28B: Bola desenvolve o traçado de uma parábola 54 Observações: Quando a > 0, o gráfico tem como concavidade voltada para cima. Quando a > 0, o gráfico tem como concavidade voltada para baixo. Exemplo: O gráfico de f (x) = x² – 4 será esboçado. Inicialmente, será organizada uma tabela atribuindo valores convenientes a (x) e assim descobrir alguns pares ordenados do gráfico procurado. Tabela 9: Pares ordenados base para o traçado do gráfico Gráfico 3: Pares ordenados base para o traçado do gráfico x y = f(x) (x, y) -3 5 (-3, 5) -2 0 (-2, 0) -1 -3 (-1, -3) 0 -4 (0, -4) 1 -3 (1, -3) 2 0 (2, 0) 3 5 (3, 5) 55 Unindo os pontos marcados, uma parábola é traçada, obtendo assim o gráfico procurado. Resumindo Diante do exposto, foi visto como os matemáticos utilizam letras para representar e generalizar situações envolvendo números. O ramo da matemática que estuda a utilização desse tipo de recurso é a álgebra. Nesta unidade foram utilizados conhecimentos algébricos, especialmente os polinômios do primeiro e do segundo graus, para serem estudadas equações, funções e sua representação por meio de pares ordenados no plano cartesiano, os gráficos. Esse ferramental matemático pode ser utilizado na resolução de situações-problema ligadas ao cotidiano. Gráfico 4: União dos pontos marcados para formar uma parábola 56 a 1) O gráfico ao lado é representado melhor por: a. ( ) y = 3x – 2. b. ( ) y = 1,5x +3. c. ( ) y = -x – 2. d. ( ) y = x – 2. 2) O gráfico ao lado é representado melhor por: a. ( ) y = x2 -3x. b. ( ) y = x2 -3x. c. ( ) y = -x2 +6x -5. d. ( ) y = x2 +2x -3. Atividades 57 Referências GIOVANNI, José Ruy; PARENTE, Eduardo. Aprendendo Matemática: 6º ao 9º anos. São Paulo: FTD, 2004. IEZZI, Gelson et al. Matemática: volume único. São Paulo: Atual, 2010. ______. Matemática e Realidade. São Paulo: Atual, 2012. PARENTE, Eduardo. Caminhar e Transformar – Matemática. São Paulo: FTD, 2013. SILVEIRA, Ênio. Matemática – Compreensão e Prática. São Paulo: Moderna, 2010. 58 UNIDADE 6 | GEOMETRIA 59 Unidade 6 | Geometria A Geometria acompanha o homem desde a Antiguidade e está presente nas mais diferentes situações do dia a dia, tanto no espaço profissional, pessoal, quanto na natureza. No mundo da aviação, são muitos os usos da geometria, como, por exemplo, na localização das aeronaves, no desenho geométrico do espaço aéreo ou das próprias aeronaves, nas definições de procedimentos, como o ângulo de ataque, entre outros. 1 Figuras Geométricas As figuras geométricas mais conhecidas são originadas de linhas retas fechadas (quadrado, por exemplo) ou linhas curvas fechadas (círculo). 1.1 Sólidos Geométricos e Figuras Planas A Figura 32 demonstra figuras geométricas separadas em dois grupos: à esquerda, as figuras planas e, à direita, os sólidos geométricos. Grupos das formas geométricas: • Figuras planas – são as que têm todos os seus pontos em um mesmo plano; e • Sólidos geométricos – são as que têm três dimensões: comprimento, altura e largura. Figura 29: Figuras geométricas separadas em dois grupos 60 a) Ângulos Um ângulo é uma região do plano limitado por duas semirretas de mesma origem. Entre os ângulos, destacam-se: Figura 30: Representação gráfica de um ângulo Figura 31: Ângulo reto – sua medida é de 90º Figura 32: Ângulo agudo – sua medida é menor que 90º Figura 33: Ângulo obtuso – sua medida é maior que 90º Figura 34: Ângulo raso – sua medida é igual a 180º 61 Ângulo de ataque Ângulo de ataque, em aviação, é um ângulo aerodinâmico e pode ser definido como o ângulo formado pela corda do aerofólio e a direção do seu movimento relativo ao ar, ou melhor, em relação ao vento aparente (ou vento relativo). O ângulo de ataque é um dos principais fatores que determinam a quantidade de sustentação, de atrito (ou arrasto) e momento produzido pelo aerofólio. b) Polígonos Polígonos são figuras fechadas formadas por segmentos de reta, consecutivos e não colineares, sendo caracterizados por: ângulos, vértices, diagonais, lados, entre outros. Exemplos: Figura 35: Ângulo de ataque é formado pela corda do aerofólio (reta pontilhada) e a direção do seu movimento relativo ao ar Figura 36A: Retângulo e seus principais elementos Figura 36B: Triângulo e seus principais elementos 62 De acordo com o número de lados, a figura é nomeada. Entre os quadriláteros, destacam-se: c) Prisma O formato de um prisma pode se fazer presente em uma bateria de automóvel, por exemplo. Figura 37: Alguns tipos de polígonos e seus respectivos nomes Figura 38A: Retângulo Retângulo: dois pares de lados iguais. Todos os ângulos internos retos. Figura 38B: Retângulo Quadrado: quatro lados iguais. Todos os ângulos internos retos. 63 Observe alguns tipos de prisma e seus principais elementos. Da mesma forma, é possível falar em prisma heptagonal, octogonal etc. Entre os prismas de base quadrangular, merecem destaque o cubo e o paralelepípedo: O cubo é um corpo formado por seis faces quadradas, todas congruentes entre si e dispostas, aos pares, de forma paralela. O paralelepípedo é formado por seis faces retangulares, congruentes de duas em duas e dispostas, aos pares, de forma paralela. Figura 39: Alguns tipos de prismas e seus respectivos nomes Figura 40: Cubo Figura 41: Paralelepípedo 64 Existem também prismas inclinados ou oblíquos, como demonstrado a seguir. Cilindro Dos elementos do cilindro, podem ser destacadas as bases (dois círculos iguais) e a altura (distância entre as bases). Muitos objetos presentes no dia a dia possuem a forma cilíndrica, por exemplo: composição de certas peças de motores. e) Esfera Figura 42: Prisma oblíquo d) Cilindro Figura 45: Rolamento rígido de esferas Figura 44: Esfera e seus principais elementos Figura 43: Cilindro e seus principais elementos 65 Uma circunferência que gira em torno de seu diâmetro varre uma superfície denominada superfície esférica. Uma esfera é um conjunto formado pelos pontos de uma superfície esférica e pelos pontos interiores a essa superfície. Os elementos referenciais de uma esfera são o seu centro (C) e o seu raio (r). 2 Perímetro2.1 Perímetro de um Polígono Chama-se perímetro de um polígono a soma das medidas dos seus lados. Exemplo: Qual o perímetro desse polígono? 8m+20m+12m+12m = 52m Resposta: 52 metros. 2.2 Comprimento da Circunferência Se o comprimento de uma circunferência qualquer for indicado por (C) e for dividido pelo seu respectivo diâmetro (2r), será encontrado o número irracional 3,1415926... chamado de pi .(π) Daí: Figura 46: Quadrilátero 66 Por simplificação, será utilizado o valor de 3,14 para o número pi (π). Exemplos: a) Calcular o comprimento aproximado da circunferência de 8 cm de raio. C = 2πr → c = 2.3,14.8 → C = 50,24cm b) Qual o comprimento de um arco de 600 em uma circunferência de 24 cm de raio? Sabe-se que a circunferência inteira está associada ao ângulo de 3600. Dessa forma, o arco de 600 corresponde a um sexto da circunferência, então: Resposta: 25,12 cm. 3 Cálculo de Áreas: Retângulo, Quadrado, Triângulo e Círculo Cada polígono apresenta uma forma própria para calcular sua área. A seguir, será exemplificado os mais conhecidos: retângulo, quadrado, triângulo e círculo. Figura 47: Circunferência 67 3.3.1 Retângulo e Quadrado Ao analisar as figuras, tem-se que: No caso do retângulo, existem 10 quadrículas de comprimento e 5 quadrículas de largura. Total = 10 . 5 = 50 quadrículas. Área = 50 U. Dessa maneira, conclui-se que: Retângulo A área do retângulo é calculada Ar = b . h multiplicando a medida do comprimento (b) pela medida da largura (h). Figura 48: Retângulo Figura 49: Quadrado Figura 51: Retângulo Figura 50: Unidade de medida de área 68 Quadrado A área do quadrado é calculada Aq = l2 multiplicando a medida do lado (l) por si mesma. Exemplo: Certo terreno retangular foi vendido por R$ 60,00 o metro quadrado, tendo 52 m de comprimento e 25 m de largura. Após a compra, percebeu-se que o terreno tinha, na verdade, 3 m a mais de comprimento e 2 m a menos de largura. Nesse caso, o novo dono do terreno ganhou ou perdeu dinheiro? Quanto? Preço pago = 52 x 25 x 60 = R$ 78.000,00 Preço que deveria ter sido pago = 55 x 23 x 60 = R$ 75.900,00 Diferença = R$ 75.900,00 – R$ 78.000,00 = - R$ 2.100,00 Portanto, o comprador do terreno teve um prejuízo de R$ 2.100,00. 3.3.2 Triângulo Observa-se como a área do triângulo em destaque é igual à metade da área do retângulo de lados cor alaranjada. Figura 52: Quadrado Figura 53A: Triângulo e retângulo com bases e alturas respectivamente iguais 69 Assim: Exemplo: Qual a área desse triângulo? Solução: Figura 53B: Triângulo Figura 53C: Triângulo de medidas da base e da altura conhecidas 70 3.3.3 Círculo Para calcular a área de um círculo, utiliza-se a expressão matemática que relaciona o seu raio e a letra grega π (pi), a qual corresponde a aproximadamente 3,14. Ac = πr2 Exemplo: Em uma superfície de 10 m de diâmetro, deseja-se assentar cerâmica. Tendo em vista algumas possíveis perdas de material durante a construção, será necessário aumentar em 8% a quantidade mínima de metros quadrados de cerâmica necessária. Assim, quantos metros quadrados desse material devem ser comprados? A = π x r² A = 3,14 x 5² A = 3,14 x 25 A = 78,5 m² Calculando os 8% de aumento: 78,5 × 8 : 100 = 6,28 Total de ladrilhos a serem comprados. 78,5 + 6,28 = 84,78 m² Será preciso comprar 84,78 m² de ladrilhos. Figura 54: Circunferência de centro (O) e raio (r) Figura 55 - Circunferência de 10 m de diâmetro 71 3.4 Cálculo de Volumes: Prisma, Cilindro e Esfera O volume de sólidos é calculado levando-se em consideração suas três dimensões. 3.5 Princípio de Cavalieri Em um baralho no qual todas as cartas têm as mesmas dimensões e estão dispostas de diferentes maneiras, qual das pilhas apresenta o maior volume? De acordo com essa ideia, o Chamado Princípio de Cavalieri afirma que as quatro pilhas têm o mesmo volume, uma vez que são formadas pelas mesmas cartas e pela soma dos volumes de cada carta. Com base nisso, a seguir serão expostos os cálculos dos volumes do prisma e da pirâmide. • Prisma Observam-se os prismas retos dados acima. Estão destacados em cada um deles dois elementos: duas bases iguais (uma inferior e outra superior) e a altura (distância estre as bases). Para calcular o volume de um prisma (Vp), basta multiplicar a área da sua base (AB) por sua altura (h). Figura 56: Mesma pilha de cartas de baralho apresentadas de diferentes maneiras 72 Exemplo: A base de um prisma reto é um quadrado de 4 cm de lado e a altura é 8 cm. Com base nisso, qual é o seu volume? • Cilindro Para calcular o volume de um cilindro (VC), basta multiplicar a área da sua base (AB) por sua altura (h). Figura 57: Prisma quadrangular cuja base é um quadrado de lado 4 cm e de altura mede 11 cm Figura 58: Cilindro de altura (h) AB = 42 = 16 h = 11 Vp = Ab × h = 16 × 11 = 176 VP = 176 cm 3 73 Exemplo: Um reservatório cilíndrico tem como base um círculo de raio 4 m e altura igual a 10 m. Qual o volume e a capacidade em litros desse reservatório? Diante disso, determinar o volume em (m3) e a capacidade desse reservatório em litros. Dado: 1 m³ corresponde a 1.000 litros. V = π x r² x h V = 3,14 x 4² x 10 V = 3,14 x16 x 10 V = 502,4 m³ A capacidade é de 502,4x1.000 = 502.400 litros. • Esfera O volume de uma esfera (VE) de raio (r) é dado por Exemplo: Uma fábrica de chocolates deseja produzir 10.000 unidades de bombons em forma de esfera de 0,5 cm de raio. Qual o volume de cada bombom? E quantos litros de chocolate serão necessários para produzir esse total de unidades? O volume de cada unidade é: O volume das 10.000 unidades é: Figura 59: Cilindro de raio 4 m e altura 10 m Figura 60: Esfera de centro em (O) e raio (R) 74 VE = 0,5233 × 10000 cm 3 = 5233 cm3 Transformando em m3: 5233 cm³ = 5233 : 1000000 m³ = 0,0052 m³ Transformando em litros: 0,0052 m³ = 0,0052 . 1000 L = 5,2 L São necessários 5,2 litros Resumindo Nesta unidade foram estudadas as principais figuras geométricas consideradas em dois grupos: o primeiro formado por aquelas que apresentam todos os seus pontos em um mesmo plano e, por isso, chamadas de figuras planas e, o segundo, formado pelos sólidos geométricos, figuras que apresentam três dimensões. No grupo das figuras planas, os ângulos, os polígonos e a circunferência foram apresentados e, no grupo dos sólidos geométricos, o prisma, o cilindro e a esfera. Também foram analisadas as figuras geométricas sob o ponto de vista da geometria métrica, calculando perímetros e áreas de figuras planas e volumes de sólidos geométricos. 75 a 1) Na figura, observa-se uma correia acoplada a duas rodas iguais, de 10 cm de raio. A distância entre os centros das rodas é 50 cm. Qual o comprimento dessa correia? a. ( ) 162,8 cm. b. ( ) 170,4 cm. c. ( ) 180,8 cm. d. ( ) 190,6 cm. 2) A figura representa o esqueleto de um bloco retangular. Supondo que a figura foi construída com palitos de madeira, quantos centímetros de madeira foram utilizados nessa construção? a. ( ) 24 cm. b. ( ) 28 cm. c. ( ) 30 cm. d. ( ) 36 cm. Atividades 76 Referências GIOVANNI, José Ruy; PARENTE, Eduardo. Aprendendo Matemática: 6º ao 9º anos. São Paulo: FTD, 2004. IEZZI, Gelson et al. Matemática: volume único. São Paulo: Atual, 2010. ______. Matemática e Realidade. São Paulo: Atual, 2012. PARENTE, Eduardo. Caminhar e Transformar – Matemática. São Paulo: FTD, 2013. SILVEIRA, Ênio. Matemática – Compreensãoe Prática. São Paulo: Moderna, 2010. 77 Gabarito Questão 1 Questão 2 Unidade 1 A D Unidade 2 A D Unidade 3 A D Unidade 4 C D Unidade 5 B D Unidade 6 A D
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