Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 1 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Exercícios de Geometria Espacial. Volume e princípio de Cavalieri. QUESTÃO 1 A esfera , de centro 0 e raio R > 0, é tangente ao plano . O plano é paralelo a e contém 0. Nessas condições, o volume da pirâmide que tem como base um hexágono regular inscrito na intersecção de com e, como vértice, um ponto em , é igual a a) b) c) d) e) QUESTÃO 2 Uma piscina tem o formato de um prisma hexagonal regular reto com profundidade igual a . Cada lado do hexágono mede 2 m. O volume de água necessário para encher 80% do volume da piscina é igual a: A. 6,9 m 3 B. 7 m 3 C. 7,1 m 3 D. 7,2 m 3 E. 7,3 m 3 QUESTÃO 3 Desde a Antiguidade, a humanidade tem inventado vários mecanismos para medir o tempo. Clepsidras são relógios que utilizam água para o seu funcionamento. Apesar dos vários modelos e estruturas, o princípio básico é a transferência de água de um recipiente para outro. A figura ilustra uma clepsidra romana que emprega um cone circular reto K e um cilindro circular reto C. Sabendo-se que K e C possuem bases circulares congruentes e que o volume de C é dez vezes o volume de K, pode-se afirmar que a razão entre a altura do cilindro e a altura do cone é igual a: (A) (B) 10 (C) 3 (D) (E) QUESTÃO 4 Considere o prisma reto ABCDEFGH de altura 2h e bases quadradas ABCD e EFGH de arestas a. Retire desse prisma o octaedro MNPQRS onde M e S são os centros das bases e N, P, Q e R são os pontos médios das arestas AE, BF, CG e DH, respectivamente. O volume do sólido restante é: COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 2 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ a) b) c) d) e) QUESTÃO 5 Duas boias de isopor, B1 e B2 , esféricas e homogêneas, flutuam em uma piscina. Seus volumes submersos correspondem, respectivamente, a V1 e V2 , e seus raios obedecem à relação R1 = 2R2. A razão entre os volumes submersos é dada por: (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 8 QUESTÃO 6 Nas ilustrações a seguir, estão representados três sólidos de bases circulares, todos com raios iguais e mesma altura. Considere as medidas dos raios iguais às medidas das alturas, em centímetros. As massas específicas de quatro substâncias, três das quais foram empregadas na construção desses sólidos, estão indicadas na tabela: substâncias massa específica (g∙cm -3 ) w 2 x 3 y 4 z 6 Admita que os sólidos tenham a mesma massa e que cada um tenha sido construído com apenas uma dessas substâncias. De acordo com esses dados, o cone circular reto foi construído com a seguinte substância: (A) w (B) x (C) y (D) z QUESTÃO 7 A cisterna de uma indústria tem a forma de um paralelepípedo retângulo com dimensões internas de 8 m de comprimento, 6 m de largura e 5 m de altura. Ela está vazia e será abastecida por uma torneira que tem uma vazão de 4 m 3 por hora. Qual é a função h(t) que expressa, em metros, o nível de água no tanque, t horas após a abertura da torneira? A) 240t B) 48 – 4t C) D) E) 48 + 5t QUESTÃO 8 A pirâmide a seguir foi construída com cubos maciços de mesmas dimensões. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 3 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Considerando-se que, na construção da pirâmide não foram deixados espaços vazios em seu interior e que o volume de cada cubo é 1m 3 , pode-se afirmar que o volume total e a altura desta pirâmide são, respectivamente: (A) 5 m 3 e 1 m (B) 25 m 3 e 5 m (C) 125 m 3 e 25 m (D) 165 m 3 e 5 m (E) 625 m 3 e 25 m QUESTÃO 9 As dimensões de uma piscina que tem 1,5 m de profundidade estão indicadas na figura a seguir. A quantidade de litros de água necessária para encher completamente essa piscina é de a) 11.400. b) 114.000. c) 1.140.000. d) 11.400.000. QUESTÃO 10 Considere uma caixa de vidro, fechada, com formato de paralelepípedo, de dimensões internas 20 cm, 20 cm e 50 cm. Observa-se que a água existente no interior dessa caixa atinge a altura de 16 cm, quando uma face não quadrada está no plano horizontal. Com base nesses dados, analise as afirmativas a seguir: I. A área total do interior da caixa é igual a 4.800 cm 2 . II. O volume de água no interior da caixa é de 16 litros. III. Se for alterada a posição da caixa, de modo que uma face quadrada fique no plano horizontal, então a altura do líquido será de 40 cm. IV. A caixa de vidro tem a mesma capacidade de uma lata cilíndrica, com raio da base de 10 cm e altura de 50 cm, considerando = 3. Somente está CORRETO o que se afirma em A) I e II. B) II e III. C) III e IV. D) II, III e IV. E) I, II e III. QUESTÃO 11 Leia o texto a seguir. Interceptando-se o cubo lifang com um plano que contém a diagonal de duas faces opostas, este fica dividido em dois prismas congruentes chamados qiandu. Interceptando-se o prisma qiandu com o plano determinado pela diagonal de uma face quadrada e a diagonal da face retangular, obtem-se as pirâmides yangma e a bienuan. Finalmente, interceptando-se a pirâmide yangma com um plano que contém a diagonal da base e o vértice que não pertence à base, obtem-se dois bienuan. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 4 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ GASPAR, M. T.; MAURO, S. Explorando a geometria através da história da Matemática e da Etnomatemática. Rio Claro: Sociedade Brasileira de História da Matemática, 2003. As instruções apresentadas estão contidas no livro intitulado Jiuzhang Suanshu (Os nove capítulos sobre a arte matemática), representativo da matemática chinesa produzida no período de 1.027 a.C. a 220 d.C. Elas indicam como obter outros sólidos elementares, a partir do lifang. Considerando-se que o lifang apresentado no texto tem aresta a, o volume do bienuan é: (A) (B) (C) (D) (E) QUESTÃO 12 Na ilustração a seguir, temos um paralelepípedo retângulo e são conhecidos os ângulos que duas das diagonais de duas faces adjacentes formam com arestas da base e o comprimento da diagonal da face superior, como estão indicados na figura. Qual o volume do paralelepípedo? A) 23 cm 3 B) 24 cm 3 C) 25 cm 3 D) 26 cm 3 E) 27 cm 3 QUESTÃO 13 O sistema de tratamento da rede de esgoto do bairro de Icaraí, em Niterói, tem a capacidade de processar 985 litros de esgoto por segundo, ou seja, 0,985 metros cúbicos de esgoto por segundo. Fonte: <http://www.aguasdeniteroi.com.br/publique/cgi/cgilu a.exe/sys/start.htm?sid=87>. Sendo T o tempo necessário para que esse sistema de tratamento processe o volume de esgoto correspondente ao volume de uma piscina olímpica de 50 metros de comprimento, 25 metros de largura e 2 metros de profundidade, é correto afirmar que o valor de T está mais próximo de (A) 3 segundos. (B) 4 minutos. (C) hora. (D) 40 minutos. (E) 1 dia. QUESTÃO 14 Observe o dado mostrado a seguir, formado a partir de um cubo, e com suas seis faces numeradas de 1 a 6. Esses números são representados por buracos deixados por semiesferas idênticas retiradas de COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 5 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ cada uma das faces. Todo o materialretirado equivale a 4,2% do volume total do cubo. Considerando = 3, a razão entre a medida da aresta do cubo e a do raio de uma das semiesferas, expressas na mesma unidade, é igual a: (A) 6 (B) 8 (C) 9 (D) 10 QUESTÃO 15 Um cilindro circular reto contém em seu interior um cone circular reto cuja medida do raio da base é a metade da medida do raio da base do cilindro. Se o cone e o cilindro têm a mesma altura então a razão entre o volume do cilindro e o volume do cone é A) 18. B) 12. C) 6. D) 2. QUESTÃO 16 Um cubo de aresta 12 cm é seccionado duas vezes, formando três prismas de bases triangulares, sendo dois deles congruentes, como mostra a figura 1. Em seguida, o cubo é novamente seccionado, como indicam as linhas tracejadas na figura 2, de modo que os dois cortes feitos dividem o cubo original em três prismas de bases triangulares, sendo dois deles congruentes, como no primeiro caso. Ao final de todas as secções, o cubo foi dividido em nove peças. O volume da peça final que contém o vértice P, em cm³, é igual a (A) 144. (B) 152. (C) 288. (D) 432. (E) 466. QUESTÃO 17 Um cubo que está no interior de uma esfera cuja medida do raio é 3 m tem uma de suas faces (e, portanto, quatro vértices) sobre um plano que passa pelo centro da esfera e os demais vértices sobre a superfície esférica. A razão entre o volume da esfera e o volume do cubo é A) . B) . C) . D) . QUESTÃO 18 Um ralador de queijo tem a forma de cone circular reto de raio da base 4 cm e altura 10 cm. O queijo é ralado na base do cone e fica acumulado em seu interior (figura 1). Deseja-se retirar uma fatia de um queijo com a forma de cilindro circular reto de raio da base 8 cm e altura 6 cm, obtida por dois cortes perpendiculares à base, partindo do centro da base do queijo e formando um ângulo α (figura 2), de forma que o volume de queijo dessa fatia corresponda a 90% do volume do ralador. Figura 1 – ralador Figura 2 – fatia de queijo COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 6 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Nas condições do problema, α é igual a (A) 45º. (B) 50º. (C) 55º. (D) 60º. (E) 65º. QUESTÃO 19 A prefeitura de certo município adquiriu um caminhão pipa para fazer o abastecimento de água da cidade. O tanque desse caminhão possui formato e medidas mostrados nas figuras 1 e 2 a seguir: • A figura 1 representa a perspectiva do tanque e a indicação de seu comprimento longitudinal de 8 m. • A figura 2 representa um corte da seção transversal do tanque, em que: →ACD e BCE são setores circulares iguais, com ângulo central igual a 90º, e raio igual a 1 m. → e são segmentos paralelos. Com base nessas informações, conclui-se que o volume do tanque do caminhão pipa, em m 3 , é de: a) 6π + 6 b) 5π + 8 c) 4π + 8 d) 3π + 8 e) 4π +10 QUESTÃO 20 Na figura a seguir, encontra-se representada a planificação de um sólido de base quadrada cujas medidas estão indicadas. O volume desse sólido é a) 144. b) 180. c) 216. d) 288. e) 360. QUESTÃO 21 Na figura a seguir, estão representados um cubo de aresta 3 e uma pirâmide triangular de altura 9. Os pontos A, B e C são vértices da pirâmide e do cubo, e V pertence ao prolongamento de BG. O volume comum aos dois sólidos é (A) (B) 8. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 7 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ (C) . (D) 9. (E) QUESTÃO 22 O losango ABCD, indicado na figura, tem lado de medida 6 cm. Esse losango será rotacionado em 360° em torno de uma reta r que contém seu lado . O volume do sólido de revolução gerado por essa rotação, em cm 3 , é igual a a) b) c) d) e) QUESTÃO 23 Os centros das faces de um cubo de lado igual a 1 m são unidos formando um octaedro regular. O volume ocupado pelo cubo, em m 3 , e não ocupado pelo octaedro, é igual a (A) . (B) . (C) . (D) . (E) . QUESTÃO 24 Para realizar um tratamento químico, uma peça em forma de paralelepípedo retângulo, de base quadrada, com 5 cm de lado, foi colocada em um recipiente cúbico cujas arestas internas têm o mesmo comprimento da peça. Em seguida, foi colocada uma substância química até que a altura do líquido ficasse exatamente no nível da peça, como mostra a figura 1. Colocando-se a peça apoiada na base quadrada, como mostra a figura 2, observou-se que a altura do líquido era de 4 cm. Nessas condições, que volume de substância química foi colocado no recipiente? a) 1,5 L b) 2,5 L c) 4,0 L d) 4,5 L e) 5,0 L QUESTÃO 25 Um torneiro mecânico pretende construir duas peças idênticas a partir de um bloco maciço de aço em formato de cubo e com aresta de 10 cm. Para a construção dessa peça, seguiu as seguintes etapas: 1. Escolheu uma face do cubo e sua oposta, em seguida, marcou um ponto no centro destas faces; 2. Com uma broca, perfurou o cubo a partir das marcações efetuadas anteriormente, deixando um orifício em formato cilíndrico de raio igual a 1 cm. Em seguida, dividiu o cubo em duas peças idênticas, conforme a figura: COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 8 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Desprezando possíveis perdas nesse processo de elaboração das peças, qual o volume de uma peça? Dado: . a) 968,6 cm 3 . b) 500 cm 3 . c) 484,3 cm 3 . d) 468,6 cm 3 . e) 1.000 cm 3 . QUESTÃO 26 Uma caixa aberta, na forma de um paralelepípedo retângulo, será formada cortando quatro quadrados congruentes nos cantos de uma folha retangular de papelão e dobrando ao longo das direções dos lados dos quadrados, como ilustrado a seguir. Se a altura da caixa terá medida 3 cm, o volume da caixa será de 288 cm 3 , e o perímetro da folha de papelão mede 64 cm, qual a medida da área da folha de papelão? A) 250 cm 2 B) 252 cm 2 C) 254 cm 2 D) 256 cm 2 E) 258 cm 2 QUESTÃO 27 A caixa de um produto longa vida é produzida como mostra a sequência de figuras. A folha de papel da figura 1 é emendada na vertical, resultando no cilindro da figura 2. Em seguida, a caixa toma o formato desejado, e são feitas novas emendas, uma no topo e outra no fundo da caixa, como mostra a figura 3. Finalmente, as abas da caixa são dobradas, gerando o produto final, exibido na figura 4. Para simplificar, consideramos as emendas como linhas, ou seja, desprezamos a superposição do papel. a) Se a caixa final tem 20 cm de altura, 7,2 cm de largura e 7 cm de profundidade, determine as dimensões x e y da menor folha que pode ser usada na sua produção. b) Supondo, agora, que uma caixa tenha seção horizontal quadrada (ou seja, que sua profundidade seja igual a sua largura), escreva a fórmula do volume da caixa final em função das dimensões x e y da folha usada em sua produção. QUESTÃO 28 Em uma caixa cujo formato é um paralelepípedo retângulo, deseja-se armazenar 35 cilindros circulares retos, todos com altura igual à da caixa e com bases iguais. A figura a seguir ilustra um dos cantos da caixa (vista de cima) e mostra como estão armazenados os cilindros. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 9 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Sabe-se que • as dimensões da base da caixa são 42 cm × 30 cm e sua altura 10 cm; • a caixa é sem tampa; • o númeroπ vale aproximadamente 3,14. Pede-se a) uma planificação da caixa, sem as bordas para colagens, indicando suas dimensões; b) o raio da base do cilindro; c) a diferença entre o volume da caixa e a soma dos volumes de todos os cilindros. QUESTÃO 29 A figura indica um paralelepípedo reto-retângulo de dimensões 5 · 5 · 4, em centímetros, sendo A, B, C e D quatro dos seus vértices. a) Calcule a área do triângulo ABC. b) Calcule a distância entre o vértice D e o plano que contém o triângulo ABC. QUESTÃO 30 Em um sistema de piscicultura superintensiva, uma grande quantidade de peixes é cultivada em tanques-rede colocados em açudes, com alta densidade populacional e alimentação à base de ração. Os tanques-rede têm a forma de um paralelepípedo e são revestidos com uma rede que impede a fuga dos peixes, mas permite a passagem da água. a) Um grupo de 600 peixes de duas espécies foi posto em um conjunto de tanques-rede. Os peixes consomem, no total, 800 g de ração por refeição. Sabendo-se que um peixe da espécie A consome 1,5 g de ração por refeição e que um peixe da espécie B consome 1,0 g por refeição, calcule quantos peixes de cada espécie o conjunto de tanques-rede contém. b) Para uma determinada espécie, a densidade máxima de um tanque-rede é de 400 peixes adultos por metro cúbico. Suponha que um tanque possua largura igual ao comprimento e altura igual a 2 m. Quais devem ser as dimensões mínimas do tanque para que ele comporte 7200 peixes adultos da espécie considerada? QUESTÃO 31 Em uma estrada de ferro, os dormentes e os trilhos são assentados sobre uma base composta basicamente por brita. Essa base (ou lastro) tem uma seção trapezoidal, conforme representado na figura. A base menor do trapézio, que é isósceles, tem 2 m, a base maior tem 2,8 m e as arestas laterais têm 50 cm de comprimento. Supondo que um trecho de 10 km de estrada deva ser construído, responda às seguintes questões. a) Que volume de brita será gasto com o lastro nesse trecho de ferrovia? b) Se a parte interna da caçamba de um caminhão basculante tem 6 m de comprimento, 2,5 m de largura e 0,6 m de altura, quantas viagens de caminhão serão necessárias para transportar toda a brita? QUESTÃO 32 COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 10 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Para transportar areia, uma loja dispõe de um caminhão cuja caçamba tem 1 m de altura e a forma de um paralelepípedo retângulo de base quadrada. A maior distância entre dois pontos desse paralelepípedo é igual a 3 m. Determine a capacidade máxima, em metros cúbicos, dessa caçamba. QUESTÃO 33 Uma calha para drenagem de água é construída usando-se uma chapa metálica retangular medindo 60 cm × 20 m, dobrada no sentido longitudinal. A seção transversal da calha é mostrada na figura. O ângulo é medido a partir da reta horizontal que contém a base da seção da calha e as medidas x e y satisfazem à equação x + 2y = 60 cm. Considerando o conteúdo exposto anteriormente e supondo que x = y, que a medida de B é 40 cm, que e que , assinale o que for correto. 01) A medida do ângulo t é radianos. 02) O volume suportado pela calha é 1 m 3 , desprezando-se as frações do metro cúbico. 04) O volume suportado pela calha é equivalente ao volume total de 4 reservatórios com o formato de cubos com arestas medindo 50 cm. 08) A área da seção transversal da calha é igual à de um círculo cujo diâmetro mede exatamente 20 cm. 16) Em caso de entupimento na saída da calha e considerando que a mesma receba água a uma vazão de 30 litros por minuto, ocorrerá transbordamento antes que decorram 35 minutos. QUESTÃO 34 Em uma lata cilíndrica fechada de volume 5.175 cm 3 , cabem exatamente três bolas de tênis. A) Calcule o volume da lata não ocupado pelas bolas. B) Qual é a razão entre o volume das três bolas e o volume da lata? QUESTÃO 35 O interior de um recipiente tem o formato de um paralelepípedo reto retângulo e apresenta a seguinte particularidade: as medidas das arestas concorrentes em um mesmo vértice são números em progressão geométrica. Sabe-se que a aresta, cuja medida é o 2 o termo da progressão, tem 1,2 metros de comprimento. O volume desse recipiente, em litros, é: a) 1.652 b) 1.728 c) 1.480 d) 1.844 QUESTÃO 36 Um losango ABCD de lado 12 cm e medida do ângulo DÂB igual a α é rotacionado por um eixo sobre , gerando um sólido de revolução denotado por S. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 11 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ a) Calcule o volume de S, em cm 3 , quando α = 30º. b) Considere < < . Seccionando S por um plano que contém e é perpendicular a , dividimos S em dois sólidos, S1 e S2. Sendo R a razão entre o maior volume dentre os dois sólidos e o menor, determine R em função de cosα. QUESTÃO 37 Um reservatório de água A tem a forma de um cone circular reto de 3 m de raio por 6 m de altura. Ele está completamente cheio e com a base apoiada num piso horizontal. Por motivo de reparos, todo o conteúdo de A será transferido para um reservatório B, inicialmente vazio, com formato de um cilindro circular reto, com 2 m de raio na base, com 5 m de altura e com a base no mesmo piso horizontal da base de A. Considere que, em cada instante, o volume da água que sai de A chega completamente em B. Calcule A) os volumes de A e B; B) o nível da água em B quando o nível da água em A estiver na metade da altura de A; C) o nível da água em A quando o nível da água em B estiver na metade da altura de B; D) a expressão que dá o nível da água em B em função do nível da água em A. QUESTÃO 38 Uma empresa de sorvete utiliza como embalagem um prisma reto, cuja altura mede 10 cm e cuja base é dada conforme descrição a seguir: de um retângulo de dimensões 20 cm por 10 cm, extrai-se em cada um dos quatro vértices um triângulo retângulo isósceles de catetos de medida 1 cm. a) Calcule o volume da embalagem. b) Sabendo que o volume ocupado por esse sorvete aumenta em quando passa do estado líquido para o estado sólido, qual deve ser o volume máximo ocupado por esse sorvete no estado líquido, nessa embalagem, para que, ao congelar, o sorvete não transborde? QUESTÃO 39 Deseja-se transportar 12 bolas de boliche esféricas de mesmo raio R em uma caixa em forma de paralelepípedo reto retângulo, de modo que as bolas fiquem tangentes entre si, e aquelas situadas na extremidade de uma mesma fileira tangenciem as faces da caixa. Além disso, nenhuma bola tangencia faces opostas da caixa. Lembre-se de que a caixa terá de ser tampada. Sabendo que o volume das bolas ocupa do volume da caixa, determine, em função de R, as dimensões da caixa. QUESTÃO 40 No poliedro ABCDEFGH, as arestas , , e são perpendiculares ao plano que contém a face retangular ABCD, conforme indica a figura. Sabe-se ainda que AE = 1, AB = DH = 4 e 2AD = 2BF = CG = 6. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 12 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ a) Calcule a distância entre os pontos A e G. b) Calcule o volume do poliedro ABCDEFGH. QUESTÃO 41 Numa piscina em formato de paralelepípedo, as medidas das arestas estão em progressão geométrica de razão q >1. a) Determine o quociente entre o perímetro da face de maior área e o perímetro da face de menor área. b) Calcule o volume dessa piscina,considerando q = 2 e a área total do paralelepípedo igual a 252 m 2 . QUESTÃO 42 Para fazer uma caixa, foi utilizado um quadrado de papelão de espessura desprezível e 8 dm de lado, do qual foram recortados e retirados seis quadrados menores de lado x. Observe a ilustração. Em seguida, o papelão foi dobrado nas linhas pontilhadas, assumindo a forma de um paralelepípedo retângulo, de altura x, como mostram os esquemas. Quando x = 2 dm, o volume da caixa é igual a 8 . Determine outro valor de x para que a caixa tenha volume igual a 8 . QUESTÃO 43 Uma jarra de vidro em forma cilíndrica tem 15 cm de altura e 8 cm de diâmetro. A jarra está com água até quase a borda, faltando 1 cm de sua altura para ficar totalmente cheia. a) Se uma bolinha de gude de 2 cm de diâmetro for colocada dentro dessa jarra, ela deslocará que volume de água? b) Quantas bolinhas de gude de 2 cm de diâmetro serão necessárias para fazer com que a água se desloque até a borda superior da jarra? COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 13 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ QUESTÃO 1 E RESOLUÇÃO: A partir das informações do enunciado, temos que a base da pirâmide de base hexagonal está inscrita numa circunferência de raio r . Como e são paralelos, a altura da pirâmide é a distância entre os dois planos, r. Logo, QUESTÃO 2 D RESOLUÇÃO: Primeiramente, calcularemos o volume total da piscina . Para calcular a área do hexágono, basta traçar suas diagonais e obtém-se 6 triângulos equiláteros. Assim, . Então, m 3 . Logo, 80% de 9 = 0,8 · 9 = 7,2 m 3 . QUESTÃO 3 D RESOLUÇÃO: Logo: QUESTÃO 4 C RESOLUÇÃO: A partir do enunciado, considera-se a seguinte figura: O volume VP do prisma é: O octaedro é formado por duas pirâmides de base quadrada igual à base do prisma. Seu volume VO é: Portanto, o volume resultante procurado é: QUESTÃO 5 COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 14 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ D RESOLUÇÃO: O volume V1 da boia B1 é dado por . Como R1 = 2R2, o volume V1 pode ser escrito como . O volume V2 da boia B2 é dado por . Assim, a razão será: QUESTÃO 6 D RESOLUÇÃO: Os volumes dos sólidos são: As massas dos três sólidos são iguais e, para cada cm 3 de volume, foi dada a massa específica. Então: Onde m1, m2 e m3 são as massas específicas da semiesfera, cilindro e cone, respectivamente. Dessa relação, conclui-se que m3 = 3m2 e, portanto, m3 = 6, que é referente à substância z. QUESTÃO 7 D RESOLUÇÃO: O volume total da cisterna é 8 × 6 × 5 = 240 m 3 . A cada hora entra no tanque um volume de 4m 3 , ou seja = do tanque. Em relação à altura de 5 m, essa fração representa da altura. Assim, o nível da água aumenta a cada hora e a função fica: h(t) = . QUESTÃO 8 D RESOLUÇÃO: A pirâmide foi construída em 5 partes, sendo que: • a primeira parte (base) é formada por 81 cubos maciços de 1 m de aresta. Sendo v1 o volume dessa parte, v1 = 81 m 3. • a segunda parte é formada por 49 cubos maciços de 1 m de aresta. Sendo v2 o volume dessa parte, v2 = 49 m 3. • a terceira parte é formada por 25 cubos maciços de 1 m de aresta. Sendo v3 o volume dessa parte, v3 = 25 m 3. • a quarta parte é formada por 9 cubos maciços de 1 m de aresta. Sendo v4 o volume dessa parte, v4 = 9 m 3. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 15 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ • a quinta parte (topo) é formada por 1 cubo maciço de 1 m de aresta. Sendo v5 o volume dessa parte, v1 = 1 m 3. O volume total vP dessa pirâmide é, portanto, dado por: VP = v1 + v2 + v3 + v4 + v5- VP = 81 m 3 + 49 m3 + 25 m3 + 9 m3 + 1 m3 VP = 165 m 3 A altura total dessa pirâmide é formada pela soma das alturas de cada parte. Sabendo que cada parte é formada por cubos maciços de 1 m de aresta, temos: H = 1 + 1 + 1 + 1 + 1 H = 5 m QUESTÃO 9 B RESOLUÇÃO: A área do fundo da piscina pode ser calculada como a composição de dois retângulos: um de 9 m × 6 m e um de 11 m × 2 m (dividindo a aresta maior, de 20 m, em um segmento de 9 m e outro de 11 m). Assim, somando as áreas dos dois retângulos, temos: 9 · 6 + 11 · 2 = 54 + 22 = 76 m 2 . O volume de água pode ser calculado multiplicando- se a área do fundo da piscina pela sua profundidade: 76 · 1,5 = 114 m 3 . Como cada 1 m 3 equivale a 1.000 L, a capacidade da piscina, em litros, é de 114.000. QUESTÃO 10 E RESOLUÇÃO: Se uma face não quadrada está para baixo, as medidas dessa face são 20 × 50. Assim, temos: I. Correta. A área total da caixa é dada por: 2(20 · 20 + 20 · 50 + 20 · 50) = 2 · 2.400 = 4.800 cm 2 . II. Correta. O volume de água é dado por: 20 · 50 · 16 = 16.000 cm 3 = 16.000 ml = 16 litros. III. Correta. Sendo x a altura da água e 20 · 20 a nova base, considerando que o volume de água não mudou, temos 400x = 16.000, então x = 40 cm de altura. IV. Incorreta. A capacidade da caixa é de: 20 · 20 · 50 = 20.000 cm 3 . Capacidade do cilindro: 3 · 10 2 · 50 = 15.000 cm 3 . QUESTÃO 11 A RESOLUÇÃO: O volume desse lifang será a 3 . Pelas divisões, temos: 1 lifang = 2 qiandu 1 qiandu = 1 yangma + 1 bienuan Então: 1 lifang = 2 yangma + 2 bienuan 1 yangma = 2 bienuan Assim, 1 lifang = 4 bienuan + 2 bienuan = 6 bienuan. Dessa forma, cada bienuan é a sexta parte do lifang e seu volume será . COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 16 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ QUESTÃO 12 E RESOLUÇÃO: Se a altura do paralelepípedo é h, a sua profundidade será e a sua largura será . Temos e 10h 2 = 90 e h = 3 cm. O volume do paralelepípedo será . QUESTÃO 13 D RESOLUÇÃO: Sendo V o volume em metros cúbicos da piscina, temos: V = 50 · 25 · 2 = 2.500 m 3 . Sabendo que a capacidade de processar é de 0,985 m 3 /s, temos: ou x = 40 minutos. QUESTÃO 14 D RESOLUÇÃO: Seja r o raio de cada semiesfera. Então o volume de cada semiesfera é . Existem 21 semiesferas no dado (pois as faces são numeradas de 1 a 6). Assim, o volume total retirado do cubo foi . Sendo a a aresta do cubo, e sabendo que a razão entre o volume retirado dele e o volume total é 0,042, temos: QUESTÃO 15 B RESOLUÇÃO: Volume do cone = · = Volume do cilindro = · R 2 ·h Razão = Razão = = 12 QUESTÃO 16 A RESOLUÇÃO: O volume dessa pirâmide será: COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 17 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ QUESTÃO 17 D RESOLUÇÃO: De acordo com o enunciado, temos: A aresta do cubo é dada por: . O volume do cubo é igual a: . O volume da esfera é: . Assim, a razão entre o volume da esfera e do cubo é: . QUESTÃO 18 A RESOLUÇÃO: Ralador: Fatia: . Mas . Então: Então . QUESTÃO 19 C RESOLUÇÃO: Para calcular o volume V do tanque do caminhão, precisamos multiplicar a área A da secção transversal pelo comprimento do tanque (8m). Logo, V = 8A. Para o cálculo da área A, podemos observar que: • Os triângulos ABC e CDE, se unidos pela sobreposição das arestas DE e AB, formarão um quadrado de lado 1 m, cuja área será 1 m² • Os dois setores unidos pela sobreposição de um raio formarão um semicírculo de raio 1 m, cuja área será Logo, A = (0,5π + 1)m² e V = 8A = 8(0,5π + 1) = 4π + 8 m² QUESTÃO 20 A RESOLUÇÃO: Para ser considerado um prisma (e usar a fórmula de volume de prisma) o sólido deve ter duas bases opostas idênticas. Assim, consideraremos como base do prisma o triângulo retângulo de lados 6 e 10. A distância entre esses dois triângulos (que será a altura do prisma) é 6. Para calcular a área do triângulo, é preciso dos dois catetos. Chamando de x o cateto não numerado, temos: x 2 + 6 2 = 10 2 x 2 = 100 – 36 = 64 x = 8. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 18 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Área do triângulo (base do prisma) = 6 · Volume do prisma (área da base . altura) = 24 · 6 = 144 QUESTÃO 21 E RESOLUÇÃO: O volume da pirâmide é: V = , sendo Ab a área da base e H a altura. Sabemos que a altura mede 9 e a área da base é metade de uma das faces do cubo. Logo, Ab = = 4,5 e V = = 13,5. Como a pirâmide que fica acima do cubo e a pirâmide total são homotéticas e proporcionais, sabemos que a razão entre seus volumes é o cubo da razão entre as alturas. Sendo v o volume da pirâmide menor, temos: Por fim, conclui-se que o volume procurado é V – v = 13,5 – 4 = 9,5 = . QUESTÃO 22 D RESOLUÇÃO: O sólido gerado pela rotação completa do losango ABCD em torno da reta r, que contém o lado , está representado na figura seguinte: R= 6 · sen 30° = 3 cm. O sólido gerado é equivalente a um cilindro circular reto de altura 6 cm e raio da base 3 cm. Assim, o volume (V) desse sólido, em cm³, é: QUESTÃO 23 B RESOLUÇÃO: A partir das informações fornecidas, podemos construir a seguinte figura: COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 19 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Lembrando que e que Temos que: QUESTÃO 24 A RESOLUÇÃO: Sendo V o volume do líquido, x o comprimento da peça e o volume da peça 5 2 · x = 25x cm 2 . Na situação 1, o volume da peça inteira somado ao volume do líquido equivalem a um volume de base quadrada com aresta x e altura 5. Ou seja, 25x + V = 5x 2 . (I) Na situação 2, o volume imerso da peça (5 2 · 4 = 100 cm 3 ) somado ao volume do líquido equivalem a um volume de base quadrada com aresta x e altura 4. Ou seja, 100 + V = 4x 2. (II) Isolando V em II e substituindo em I, temos: 25x + 4x 2 – 100 = 5x 2 5x 2 – 4x 2 – 25x + 100 = 0 x 2 – 25x + 100 = 0 Por soma e produto, x = 20 ou x = 5. Como a peça não é cúbica, x não pode ser 5. Nesse caso, x = 20. Substituindo x em II, temos: V = 4 · 20 2 – 100 = 4 · 400 – 100 = 1.600 – 100 = 1.500 cm 3 = 1,5 litros. QUESTÃO 25 C RESOLUÇÃO: Volume do cubo original: 10 3 = 1.000 cm 3 . Volume do cilindro retirado: 3,14 · 1 2 · 10 = 31,4 cm 3 . Volume do que restou após o furo com a broca: 1.000 – 31,4 = 968,6 cm 3 . Volume de cada peça: = 484,3 cm 3 . QUESTÃO 26 B RESOLUÇÃO: Seja x a medida de um dos lados da folha retangular de papelão. O outro lado terá medida . A base da caixa será um retângulo com lados medindo x – 6 e 26 – x, e o volume da caixa será 3(x – 6)(26 – x), que é igual a 288. Assim, (x – 6)(26 – x) = 96 e –x 2 + 32x – 252 = 0. A equação quadrática se escreve como (x – 16) 2 = 4 e x = 16 ± 2 = 18 ou 14. A área da folha retangular é 18 × 14 = 252 cm 2 . QUESTÃO 27 GABARITO: a) Como desprezamos as emendas, o valor de x corresponde ao perímetro do retângulo da base da caixa. Assim, x = 2 · 7,2 + 2 · 7 = 28,4 cm. Já o valor de y é dado pela soma da altura da caixa com o dobro da metade da menor dimensão de sua base, ou seja, y = 20 + 2 × = 27 cm. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 20 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Resposta: A folha de papel deve ter dimensões x = 28,4 cm e y = 27 cm. b) Como a caixa tem seção quadrada, o lado de sua base mede . Além disso, a altura da caixa mede y – 2 × = y – . Logo, o volume da caixa é dado por V = , ou V = . Resposta: O volume da caixa é dado por V = . QUESTÃO 28 GABARITO: a) Planificação da caixa: b) Numa área de 42 · 30 cm = 1260 cm 2 serão colocadas 35 latas. Se a lata fosse quadrada, ocuparia uma área de 1260 ÷ 35 = 36 cm 2 , ou seja, teria lado de 6 cm. Portanto, a base da lata deve ter diâmetro igual a 6 cm, e seu raio será de 3 cm. c) Volume da caixa = 42 · 30 · 10 = 12600 cm 3 . Volume de 35 cilindros = 35 · 3,14 · 3 2 · 10 = 9891 cm 3 . Diferença entre o volume da caixa e dos cilindros = 12600 – 9891 = 2709 cm 3 . QUESTÃO 29 GABARITO: a) Da figura temos que: AB2 = 52 + 42 ⇒ AB2= 41 ⇒ AB = AC2 = 52 + 42 ⇒ AC2 = 41 ⇒ AC = BC2 = 52 + 52 ⇒ BC2 = 50 ⇒ BC = 5 Seja h a altura do triângulo ABC relativa à base . Por ser um triângulo isósceles, a altura também é mediana. Assim, por Pitágoras novamente: Dessa forma, a área do triângulo ABC é dada por: b) O volume do tetraedro ABCD é dado por: Seja x a distância do vértice D ao plano ABC, temos que tal distância pode ser interpretada como a altura relativa à base ABC do tetraedro ABCD, assim: . COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 21 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ QUESTÃO 30 GABARITO: a) Seja o número de peixes da espécie A e o número de peixes da espécie B postos nos tanques-rede. Como o número total de peixes é igual a 600, tem- se = 600. Conhecendo os hábitos alimentícios dos peixes, tem-se também a equação 1,5 + 1 = 800. Obtemos, assim, o sistema linear Subtraindo a segunda equação da primeira, chegamos a 0,5 = 200. Assim, = 400, o que implica xB = 600 − xA xB = 600 − 400 xB = 200. Resposta: o grupo continha 400 peixes da espécie A e 200 peixes da espécie B. b) Para comportar 7.200 peixes, o tanque deve ter um volume igual a . Sejam l, c e h, respectivamente, a largura, o comprimento e a altura do tanque-rede. Com base nos dados do problema, concluímos que o volume do tanque é V = l · c · h V = 2l 2 . Assim, temos: 2l 2 = 18 l 2 = 9 l = l = 3 m Desta forma, c = 3 m. Resposta: o tanque deve ter largura e comprimento iguais a 3 m e altura igual a 2 m. QUESTÃO 31 GABARITO: a) O trapézio em questão tem 2,8 m de base maior e 2 m de base menor. A diferença entre as bases é de 0,8 m, o que, dada a simetria do trapézio, implica uma diferença de 0,4 m de cada lado. Dado que a aresta lateral tem 0,5 m, a altura do trapézio vale Assim, a área do trapézio é igual a = 0,72 m 2 e o volume de brita para construir 10 000 m de estrada é 0,72 · 10.000 = 7.200 m3. Serão gastos 7.200 m3 de brita. b) A caçamba do caminhão tem um volume interno de 6 · 2,5 · 0,6 = 9 m3. O número de viagens é igual a = 800. São necessárias 800 viagens de caminhão. QUESTÃO 32 GABARITO: Medida da aresta da base quadrada do paralelepípedo retângulo = x Maior distância entre dois pontos desse paralelepípedo= medida de uma diagonal = D 1 + 2x2 = 9 → x = 2 metros Capacidade máxima = 4 m3 QUESTÃO 33 18 RESOLUÇÃO: 02 + 16 = 18 01) Falsa. COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 22 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Se B = 40 cm, temos que k = 10 cm. Assim cos t = cos t = t = rad 02) Verdadeira. Se t = rad, temos que Portanto, o volume V que a calha comporta, em m3, é de: 04) Falsa. Cada reservatório tem o formato cúbico com 50 cm de aresta, ou seja, 0,5 m. Portanto, o volume de cada reservatório é 0,125 m3. Assim, o volume de 4 reservatórios é 0,5 m3. Dessa forma, não comportam o volume suportado pela calha. 08) Falsa. A área da secção da calha é = 0,051 m 2. Já a área do círculo é × 102 = 3,1 × 100 = 310 cm2 = 0,031 m2. 16) Verdadeira. A capacidade da calha é de 1 m 3 , dessa forma como 1 dm 3 = 1 L, temos que a calha suporta 1.000 L. Portanto, se a vazão é de 30 litros por minuto, demorará 1.000/30 33 minutos e 20 segundos para enchê-la. Assim, transbordará em menos de 35 minutos. QUESTÃO 34 GABARITO: A) O volume não ocupado pelas bolas é igual a 5.175 – 3.450 = 1.725 cm 3 . B) Razão = . QUESTÃO 35 B RESOLUÇÃO: Considerando uma progressão geométrica de razão r, na qual o termo do meio vale 1,2, temos que o primeiro termo vale e o terceiro termo vale 1,2r. Assim, o volume do recipiente será m 3 . QUESTÃO 36 GABARITO: a) O cone formado na parte vazada do sólido, cujo raio é FC e altura BF, é exatamente igual ao cone COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 23 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ formado na rotação na parte de cima, cujo raio é igual a CD (–FC) e a altura AE é igual a BF. Logo, o volume a calcular é apenas o de um cilindro de raio ED ou FC e a altura EF. Mas = sen 30 ° ...... ED = · 12 = 6 cm. Assim, V = · 6 2 · 12 = 432 cm 3 b) Mantendo a posição de ED e apenas deslocando C, o ângulo será maior que 90°, sendo que o raio continua sendo ED e o lado do losango continua sendo AC ou CD. A altura do cone é AE' que tem o mesmo valor de BE. Mas AE' = AC cos Volume do cone = R = R = RESOLUÇÃO: QUESTÃO 37 GABARITO: O reservatório A é um cone circular reto com altura 6 m e raio da base 3 m, logo seu volume é . O reservatório B é um cilindro circular reto com altura 5 m e raio da base 2 m, logo seu volume é . (item A). Denotemos por o volume de água que saiu do cone A quando o nível da água em A está a uma altura de H metros do piso horizontal, . Seja r(H) o raio da seção circular do cone A quando o nível da água no cone está na altura H. Desse modo vê-se que é o volume de um cone circular reto de altura metros cujo raio da base é r(H) metros, ou seja, Utilizando semelhança de triângulos em uma seção do cone A que contenha o eixo e um diâmetro podemos calcular r(H), obtendo , ou seja, . Assim De maneira análoga, denotemos por o volume de água que chegou ao cilindro B quando o nível da água em B está a uma altura de h metros do piso horizontal, . Desse modo vê-se que é o volume de um cilindro circular reto de altura h metros e raio da base 2 m, portanto . Para H = 3, obtém-se . Portanto, o nível da água em B quando o nível da água em A está na metade da altura de A é igual a (item B). Para h = 2,5 tem-se , ou seja, , portanto o nível da água em A quando o nível da água em B está na metade da altura de B é igual a m (item C). Como o volume de água que sai de A chega completamente em B, segue-se que COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 24 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ , donde se obtém que (item D). RESOLUÇÃO: QUESTÃO 38 GABARITO: a) Seja V o volume da embalagem, isto é, V = A · h, onde: h = altura da embalagem, A = área da base desta embalagem. Temos que cada um dos quatro triângulos extraídos tem área igual a cm2. Logo, A = (20 · 10 – 4 ) = 198 cm2. Assim, o volume desta embalagem é dado por V = 198 · 10 = 1.980 cm3. b) Sejam V = volume da embalagem, isto é, V = A · h. V0 = o volume que deve ser colocado na embalagem, para que, ao congelar, o sorvete não transborde. Então, . Portanto, V0 = · 1.980 = 1.650 cm 3. QUESTÃO 39 GABARITO: (Resolução oficial) Denote-se por x, y, z as dimensões da caixa. Sabe- se que o volume da caixa é VC = xyz e o volume de cada esfera de raio R é O volume das 12 esferas ocupam do volume da caixa, isto é, (1) Colocando-se N esferas ao longo de cada dimensão da caixa, a mesma terá ao longo dessa dimensão comprimento de 2NR, pois cada esfera tem diâmetro 2R. Denotando-se por Nx ,Ny ,Nz, respectivamente, o número de esferas colocadas ao longo das dimensões x, y, z, conclui-se que x = 2RNx , y = 2RNy , z =2RNz. Logo, substituindo-se estas expressões na equação (1), obtêm-se Nx Ny Nz = 12. Como cada esfera não tangencia simultaneamente faces opostas da caixa, o número de esferas, em cada dimensão não pode ser igual a um. Portanto, conclui-se que Nx Ny Nz = 12 = 2 × 2 × 3 e as dimensões da caixa são 4R, 4R e 6R. QUESTÃO 40 GABARITO: (Resolução oficial) a) De acordo com os dados, temos: COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 25 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ Aplicando o teorema de Pitágoras no ΔACG, segue que: AG 2 = 6 2 + 5 2 unidades de comprimento b) Chamando de V o volume do poliedro ABCDEFGH, temos: V = 12 + 30 V = 42 unidades de volume QUESTÃO 41 GABARITO: (Resolução oficial) a) Se as arestas medem a, qa e q 2 a com q > 1, então o perímetro da menor face é 2(a + qa) e o da maior face é 2(qa + q 2 a). Portanto, o quociente pedido é . b) A área total da piscina é 2(a 2 q + a 2 q 2 + a 2 q 3 ) = 2a 2 q (1 + q + q 2 ) = 4a 2 (1 + 2 + 2 2 ) = 28a 2 = 252. Portanto, . Assim, as arestas medem 3, 6 e 12m. Logo, o volume da piscina é V = a · qa · q 2 a = (qa) 3 = (2 · 3) 3 = 216 m 3 . QUESTÃO 42 GABARITO: COMISSÃO DE VESTIBULANDOS 26 | http://comissaovestibulandos.blogspot.com.br/ como x < , x = QUESTÃO 43 GABARITO: a) O volume de água deslocada será o mesmo volume da bolinha com 1 cm de raio, ou seja, cm 3 . b) O volume que falta ser preenchido é o de um cilindro com 8 cm de diâmetro (4 cm de raio) e 1 cm de altura. Esse volume é de cm 3 . O número de bolinhas necessário para preencher esse volume é bolinhas. Exercícios de Geometria Espacial. Volume e princípio de Cavalieri. Questão 1 Questão 2 Questão 3 Questão 4 Questão 5 Questão 6 Questão 7 Questão 8 Questão 9 Questão 10 Questão 11 Questão 12 Questão 13 Questão 14 Questão 15 Questão 16 Questão 17 Questão 18 Questão 19 Questão 20 Questão 21 Questão 22 Questão 23 Questão 24 Questão 25 Questão 26 Questão 27 Questão 28 Questão 29 Questão 30 Questão 31 Questão 32 Questão 33 Questão 34 Questão 35 Questão 36 Questão 37 Questão 38 Questão 39 Questão 40 Questão 41 Questão 42 Questão 43 Questão 1 E Resolução: Questão 2 D Resolução: Questão 3 D Resolução: Questão 4 C Resolução: Questão 5 D Resolução: Questão 6 D Resolução: Questão7 D Resolução: Questão 8 D Resolução: Questão 9 B Resolução: Questão 10 E Resolução: Questão 11 A Resolução: Questão 12 E Resolução: Questão 13 D Resolução: Questão 14 D Resolução: Questão 15 B Resolução: Questão 16 A Resolução: Questão 17 D Resolução: Questão 18 A Resolução: Questão 19 C Resolução: Questão 20 A Resolução: Questão 21 E Resolução: Questão 22 D Resolução: Questão 23 B Resolução: Questão 24 A Resolução: Questão 25 C Resolução: Questão 26 B Resolução: Questão 27 Gabarito: Questão 28 Gabarito: Questão 29 Gabarito: Questão 30 Gabarito: Questão 31 Gabarito: Questão 32 Gabarito: Questão 33 18 Resolução: Questão 34 Gabarito: Questão 35 B Resolução: Questão 36 Gabarito: Resolução: Questão 37 Gabarito: Resolução: Questão 38 Gabarito: Questão 39 Gabarito: Questão 40 Gabarito: Questão 41 Gabarito: Questão 42 Gabarito: Questão 43 Gabarito:
Compartilhar