2010 - volume 4 - caderno do aluno - ensino médio - 2ª série - matemática

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2 a série – Volume 4 1 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 PRISMAS: UMA FORMA DE OCUPAR O ESPAÇO Páginas 3 - 5 Atividade 1 Ao observar os dados da atividade, uma primeira impressão pode sugerir que a área total seja a mesma, pois o paralelepípedo oblíquo poderia ser obtido pela inclinação do paralelepípedo reto. Contudo, na prática, isso não se verifica, pois a face frontal e a de fundo da Figura B (quadrados), uma vez fechada a caixa, não permitem tal movimento por fixarem o ângulo reto. Após essa discussão, pode-se destacar que os dois prismas possuem bases iguais e duas faces laterais iguais, sendo suas diferenças dadas pelas faces frontal e de fundo (losango e quadrado). Dessa forma, a decisão sobre o menor consumo de papelão pode recair somente sobre o cálculo da área do quadrado e do losango. Caso os alunos saibam que entre os paralelogramos de mesmo perímetro, o quadrado é o que determina a maior área, a solução fica possível sem a realização de cálculos. Efetuando todos os cálculos, temos a seguinte resolução: Para a área do losango, vamos interpretá-lo como um paralelogramo. A altura correspondente à base será: cm H H sen o 2 , 5 3 3 6 60 . Como o prisma oblíquo é formado por dois losangos de base 6 cm e altura 5,2 cm e quatro retângulos de dimensões 12 cm por 6 cm: A total = 2 . 6 . 5,2 + 4 . 12 . 6 = 62,4 + 288, logo A total = 350,4 cm 2 .

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Caderno do Professor com todas atividades e respostas para uso em dúvidas. Atenção: As respostas contidas aqui tem o objetivo de contribuir para um maior conhecimento e não apenas serem copiadas, já que se for pra copiar e não aprender nada, não perca seu tempo. Assim tire proveito das atividades.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

1

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1

PRISMAS: UMA FORMA DE OCUPAR O ESPAÇO

Páginas 3 - 5

Atividade 1

Ao observar os dados da atividade, uma primeira impressão pode sugerir que a área

total seja a mesma, pois o paralelepípedo oblíquo poderia ser obtido pela inclinação do

paralelepípedo reto. Contudo, na prática, isso não se verifica, pois a face frontal e a de

fundo da Figura B (quadrados), uma vez fechada a caixa, não permitem tal movimento

por fixarem o ângulo reto.

Após essa discussão, pode-se destacar que os dois prismas possuem bases iguais e

duas faces laterais iguais, sendo suas diferenças dadas pelas faces frontal e de fundo

(losango e quadrado). Dessa forma, a decisão sobre o menor consumo de papelão pode

recair somente sobre o cálculo da área do quadrado e do losango. Caso os alunos saibam

que entre os paralelogramos de mesmo perímetro, o quadrado é o que determina a maior

área, a solução fica possível sem a realização de cálculos.

Efetuando todos os cálculos, temos a seguinte resolução:

Para a área do losango, vamos interpretá-lo como um paralelogramo. A altura

correspondente à base será: cmHH

sen o 2,5336

60 .

Como o prisma oblíquo é formado por dois losangos de base 6 cm e altura 5,2 cm e

quatro retângulos de dimensões 12 cm por 6 cm:

Atotal = 2 . 6 . 5,2 + 4 . 12 . 6 = 62,4 + 288, logo Atotal = 350,4 cm2.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

2

Figura B

O prisma é formado por 4 retângulos de 6 cm por 12 cm e 2 quadrados de lado 6 cm.

Atotal = 2 . 6 . 6 + 4 . 12 . 6 = 72 + 288, logo Atotal = 360 cm2.

Segundo os dados do problema, o formato do paralelepípedo oblíquo representa uma

economia de, aproximadamente, 2,7% em relação ao paralelepípedo reto.

Vale ainda observar que nessa atividade não é discutida a capacidade de cada caixa.

Esse tema será abordado mais à frente, quando tratarmos de volume de prismas.

Atividade 2

A figura a seguir ilustra a situação e as possíveis triangulações.

Observamos que o cálculo do tamanho do lápis está associado ao cálculo das

diagonais da base e do prisma. Em ambos, aplicaremos o teorema de Pitágoras.

Diagonal da base: 5259162 dd .

Diagonal do prisma: 13169251442 DD , portanto, o maior lápis deve ter

13 cm de comprimento.

O professor também pode discutir com os alunos uma solução prática para esse

problema: sobre o tampo de uma mesa, posicione a caixa, registrando, com lápis, a

superfície da base e a posição do vértice A. Faça uma translação da caixa, deslocando-a

em uma medida igual à aresta da base, como mostra a figura a seguir, e, com o auxílio

de uma régua, meça a distância AE.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

3

Atividade 3

a) No caso do prisma regular triangular, o lápis terá o tamanho da diagonal da face

lateral. É interessante observar que esse prisma não tem diagonal.

400,1216 2222 LL , logo L = 20. O maior lápis terá 20 cm.

b) O prisma regular hexagonal é particularmente interessante porque possui duas

medidas de diagonais, cada uma relativa às medidas das diagonais da base.

Cálculo de L1 (diagonal menor):

O lápis L1 é a hipotenusa do triângulo retângulo que tem como catetos a diagonal

menor da base e a aresta lateral. A diagonal menor da base equivale a duas alturas de

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

4

um triângulo equilátero de lado igual ao do hexágono regular. Portanto, d = 36

cm, uma vez que a altura de um triângulo equilátero pode ser calculada por: 2

3ld

. Portanto, 2221 8)36( L .

17221 L L1 13,11 cm.

Cálculo de L2 (diagonal maior):

O lápis L2 é a hipotenusa do triângulo retângulo que tem como catetos a diagonal

maior da base e a aresta lateral. A diagonal maior da base equivale ao dobro da

medida do lado do hexágono regular. Portanto, D = 12.

Portanto, 2222 812 L , logo L2 14,42 cm.

O maior lápis terá, então, aproximadamente, 14,42 cm.

Atividade 4

Para as questões (a) e (b):

Basta considerar uma caixa de dimensões da base a e b e altura h e proceder como

propomos a seguir: 222 bad .

Diagonal do prisma:

2222222

222

hbaDhbaD

hdD

.

Diante dessa expressão, o professor pode ainda levar a turma a investigar o que

aconteceria se o formato da caixa de lápis fosse um cubo.

Nesse caso, teríamos:

2222 adaadhba .

33 2222 aDaaaaD .

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

5

Página 6

Atividade 1

Para as questões (a) e (b)

A mosca, voando, percorre a diagonal do cubo. Assim, seu caminho medirá:

dmMM 20,533333 222 .

No caso da formiga, é necessário estudar algumas possibilidades. Uma delas é

imaginar que ela percorre uma diagonal da face e depois uma aresta do cubo.

Esquematicamente, temos:

Nesse itinerário, a formiga percorre: dmFF 24,7323 .

Contudo, planificando-se a figura, encontramos outra situação, melhor que a

primeira:

Calculando-se o comprimento d teremos:

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

6

Portanto, a formiga chegará depois da mosca. O menor caminho para ela chegar à

gota de mel é passando pelo ponto médio de uma aresta.

Atividade 2

Observe que quando pintarmos 5 das 6 faces do cubo, 8 das 12 arestas serão comuns

a pelo menos duas faces pintadas. O número de cubos menores que contêm essas arestas

é 24.

Páginas 8 - 9

Atividade 5

Como solução do problema, apresentamos abaixo uma discussão geral.

Caso o professor julgue interessante, pode explorar o mesmo problema de forma

algébrica, supondo para a base triangular a medida de aresta x, para a base quadrada y, e

para a base hexagonal z.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

7

Como o perímetro das bases é o mesmo (que corresponde ao lado maior da folha de

papel sulfite), podemos escrever:

236

4

334

643x

zxz

xyxy

zyx

Portanto, as arestas da base dos três prismas são, respectivamente, 2

,4

3,

xxx .

Os três prismas têm a mesma altura h (lado menor da folha de sulfite), e sabendo que

o volume do prisma, já estudado anteriormente, é igual ao produto da área da base pela

altura, então, temos:

Desse modo, tomando o valor aproximado para 7320,13 , obtemos uma

comparação entre os seguintes valores de volumes:

Esses dados permitem concluir que, entre os três prismas, aquele que maximiza o

volume, com uma justaposição de lados, é o prisma hexagonal regular.

Atividade 6

Professor, essa atividade servirá para levantar hipóteses que depois serão verificadas

pelo Princípio de Cavalieri. No caso, podemos aproveitá-lo para observar os argumentos

dos alunos que comprovariam que ambos os vasos possuem o mesmo volume.

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8

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2

CILINDROS: UMA MUDANÇA DE BASE

Páginas 12 - 13

Atividade 1

Alternativas (a), (c), (d) e (f).

Atividade 2

Alternativa d.

Páginas 14 - 17

Atividade 3

• O cilindro A tem raio da base igual a 2

d e altura igual a 2h.

Logo,

2

..2.

4.2.

22...

2222 hd

Vhd

hd

hrhAV AbA

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

9

• O cilindro B tem raio da base igual a d e altura igual a h.

Logo, hdVB .. 2 .

O volume da marca B tem o dobro do volume da marca A. Como o preço da marca A

é maior do que a metade do preço da marca B, é mais vantajoso comprar a marca B.

Atividade 4

Apoiados na figura, observamos que o volume do combustível no tanque é igual à

diferença entre o volume total e o volume do cilindro de altura d (volume de

combustível consumido) e que suas bases são iguais. Podemos chegar à seguinte

expressão:

V = π . R2 . H – π . R2 . d.

Substituindo os valores de R = 1 m, H = 2 m e d = 0,4 m, temos:

V = π . 12 . 2 – π . 12 . 0,4 , portanto V = 2 π – 0,4 π.

V = 1,6 π 5,024 m3, isto é, aproximadamente 5 024 litros.

Após a resolução, o professor pode continuar explorando outros fatos interessantes

do mesmo problema.

Atividade 5

a) V = π . R2 . H – π . R2 . d V = π . R2 (H – d)

Sendo R = 1 m e H = 2 m, temos: V = 2 π – d π, logo, V = π . (2 – d).

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

10

b)

c) Sim, é possível. Observando o gráfico, a taxa de variação do volume em relação

à medida d é constante.

Tomando-se π = 3,14, essa taxa será de 314 litros a cada 10 cm. Portanto, a régua

poderá ser graduada aferindo a cada 10 cm da régua o volume de 314 litros.

Atividade 6

O professor pode, inicialmente, deixar os alunos buscarem seus próprios meios para

resolver essa atividade. Algum tempo depois, pode auxiliá-los na interpretação do

problema, discutindo semelhanças com relação à situação da atividade anterior. Uma

primeira ideia que deve surgir é que, como lá, o volume do combustível será igual à

diferença entre o volume total e o volume consumido. O cálculo do volume total é

simples. O problema recairá sobre o cálculo do volume de álcool consumido.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

11

Como estamos acostumados a ver os sólidos com a base na horizontal, uma ideia é

mudarmos a direção do tanque de horizontal para vertical (figura a seguir).

Crie um debate na sala, de modo que os alunos concluam sobre a necessidade de

calcular o volume do sólido destacado, que representa o volume do álcool

consumido. Explorando a ideia relativa ao Princípio de Cavalieri, os alunos devem

chegar à conclusão de que o volume do sólido é igual ao produto da área de sua base

pela altura. A altura é igual ao comprimento do cilindro. O problema, portanto, está

na necessidade de determinar a área da base.

Essa região do círculo recebe o nome de segmento circular, que é uma região

limitada por uma corda e um arco do círculo.

A área do segmento circular pode ser calculada pela diferença entre a área do setor

circular e a área do triângulo isósceles AOB.

Vamos dividir a resolução em etapas:

a) Área do setor circular:

Setor circular é a porção do círculo limitada por dois raios e um arco do círculo. Para

determinar a área do setor circular, precisamos da medida do ângulo central a ele

correspondente, que indicaremos por θ.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

12

O valor desse ângulo θ pode ser determinado se dividirmos o triângulo isósceles

AOB a partir da altura relativa ao vértice O. Assim, o ângulo θ também será dividido

ao meio e o novo triângulo será retângulo. A medida do ângulo 2

pode ser

encontrada aplicando-se o seu cosseno: 7,01

7,0

2cos

.

Desse modo, devemos determinar qual é o arco cujo cosseno seja igual a 0,7.

Consultando uma tabela trigonométrica ou por estimativa, admitindo que 7,02

2 ,

teremos que 7,02

cos

, e, portanto, o valor de o452

. O ângulo do setor circular

pode ser considerado, então, próximo de 90º, e sua área equivalerá a 4

1 da área total

do círculo. Como a área do círculo é: 21.círculoA , a área do setor será

2

4mAsetor

. Adotando 14,3 , temos que: 2785,0

4

14,3mAsetor .

b) Cálculo da área do triângulo:

Uma vez que o ângulo do setor é de 90º, o triângulo AOB é retângulo em O, e,

portanto, sua área será: 25,02

1

2

1.1mAtriângulo .

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

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c) Área do segmento circular (A):

2285,0

5,0785,0

mA

AAA triângulosetor

Retomando o volume do combustível consumido (V1):

V1 = A.H = 0,285 . 4 V1 = 1,14 m3, isto é, V1 = 1 140 litros.

Então, a resposta do problema é que foram consumidos 1 140 litros de álcool.

Terminada essa atividade, o professor pode pedir que os alunos investiguem, em

postos de gasolina, como é medido o estoque de combustível nos tanques.

Atualmente, há processos sofisticados de medição desses volumes. Dispositivos são

instalados no interior dos tanques e fornecem em tempo real, em um painel, a

conversão da altura do volume do combustível disponível. Nos postos mais antigos,

o estoque é calculado pela combinação da “régua de medição” com uma tabela

específica de conversão.

O professor também pode, julgando o tempo suficiente, distribuir para grupos de

alunos valores diferentes de d e, agrupando-os em uma tabela, propor a construção

do gráfico do volume armazenado no tanque em função de d − V(d) e de θ − V(θ).

Nesse último, dado θ em radianos, a interseção com os eixos coordenados será em

(2π, 0), quando o ângulo θ assume seu maior valor e o volume do tanque é zero, e em

(0, 4π), situação que representa o tanque totalmente cheio.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

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Páginas 18 - 22 Atividade 1

Para o cálculo do volume aproximado do ar contido no pneu com as especificações

apresentadas, temos que encontrar o diâmetro total da roda do carro, para então

podermos calcular o seu volume. Esse diâmetro pode ser obtido somando-se o diâmetro

da roda interna com o dobro da altura do pneu.

Diâmetro da roda + 2 . altura do pneu = 48,26 cm + 2 . 11,025 cm = 70,31 cm.

O raio do cilindro interior será de 24,13 cm e o do exterior 35,16 cm. O volume do

cilindro vazado, que corresponde ao valor aproximado do volume do ar será:

5,24.)13,24(.5,24.)16,35(. 22 V .

Considerando π = 3,14

381,30950 cmV .

Portanto, o volume de ar contido nesse pneu é de, aproximadamente, V = 50,31

litros.

Atividade 2

Os dados do pneu permitem-nos concluir que sua largura é de 205 mm, sua altura é

65% da largura, o que corresponde ao seguinte cálculo: 205 . 0,65 = 133,25 mm, isto é,

13,325 cm, e o diâmetro da roda interna mede 15 polegadas que, convertidas em

centímetros, correspondem a 15 . 2,54 = 38,1 cm.

Dessa forma, é possível determinar o diâmetro da roda do carro acrescentando à

medida do diâmetro interno da roda o dobro da altura do pneu:

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

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Diâmetro da roda + 2 . altura do pneu = 38,1 cm + 2 . 13,325 cm = 64,75 cm.

Tomando novamente o cilindro como modelo do pneu, o problema resume-se em

achar a área da sua superfície lateral, que é um retângulo, de altura 20,5 cm e medida da

base igual ao comprimento da circunferência do pneu. Lembrando que a relação entre o

comprimento da circunferência e seu diâmetro é dada pela fórmula C = . D, o

comprimento da circunferência do pneu é de, aproximadamente,

cmC pneu 32,20375,64.14,3 .

Assim, a área da superfície do pneu, na qual vai ser inserida a nova camada de

borracha, será: A = 203,32 . 20,5 4 168,1 cm2, isto é, A 0,417 m2.

Atividade 3

A alternativa (b) está correta, uma vez que 10% de 6 m = 0,1 . 600 cm = 60 cm.

Atividade 4

Page 16: 2010 - Volume 4 - Caderno do Aluno - Ensino Médio - 2ª Série - Matemática

GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

16

Temos 23º60 AHAH

CHtg

Concluímos que BC = AH, ou seja, AB é vertical.

No BOP temos que: 2BP

No BPA temos que: PA2 = BP2 + BA2, mas BA = CH

14322222 PAPA

Atividade 5

Alternativa

Para resolver esta atividade precisamos analisar uma secção desse reservatório,

perpendicular à vara graduada. Observamos, então, que, quanto maior a área da secção,

menor será a variação de altura necessária para se chegar à próxima marca nessa vara,

uma vez que elas devem demarcar o mesmo volume. Assim, as graduações consecutivas

devem estar mais próximas na região média da vara, que corresponde às maiores áreas

das seções, do que nas suas extremidades.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

17

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3

O MOVIMENTO DE ASCENSÃO: PIRÂMIDES E CONES

Páginas 24 - 28

Atividade 1

A partir da visualização e da manipulação das pirâmides, podemos discutir alguns

fatos semelhantes aos prismas: suas faces também são polígonos, seus nomes dependem

do polígono que forma sua base e elas podem ser retas ou oblíquas, dependendo da

posição entre a altura e a base.

Quanto às diferenças, podemos destacar: a pirâmide é um sólido que “afunila” e as

faces laterais são triângulos, enquanto nos prismas são retângulos.

Atividade 2

Antes de resolver a atividade, pode-se propor aos alunos a confecção do octaedro

com bolinhas de isopor e palitos.

a) As faces laterais do octaedro são triângulos equiláteros de lado 20 cm. Para

calcular a altura h (apótema da pirâmide regular) de uma das faces, podemos

observar que ela é o cateto de um triângulo retângulo de hipotenusa 20 cm e com o

outro cateto de 10 cm.

h2 + 102 = 202

h2 = 300, logo h = 10 3 cm.

Page 18: 2010 - Volume 4 - Caderno do Aluno - Ensino Médio - 2ª Série - Matemática

GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

18

b) Cada face do octaedro é um triângulo de medida de base 20 cm e altura h =

10 3 cm ; sua área será:

Aface = 2

1. 20 . 10 3 Aface = 100 3 173 cm2.

Logo, a área da superfície do octaedro será A = 8 . 173 = 1 384 cm2.

c) Observando somente uma das pirâmides que compõem o octaedro, percebemos

que a sua altura h’ é um cateto de um triângulo retângulo cuja hipotenusa é a altura

da face lateral e o outro cateto tem medida igual à metade do lado do quadrado da

base.

H’ 2 + 102 = h2

H’ 2 = 300 – 100 = 200

H’ = 10 cm1,142 .

A altura do octaedro é H = 2h’, logo

H = 20 2 cm H 28,2 cm.

d) Observamos que a aresta do cubo é igual à altura do octaedro, ou seja, 20 2

cm. Logo, a área de uma face do cubo é 2

220fA 800 cm2 e a área da

superfície total do cubo é: A = 4 800 cm2.

Atividade 3

Durante o debate, o professor pode registrar na lousa as hipóteses dos alunos para,

depois, compará-las com o fato de o volume dessa pirâmide ser um terço do volume do

prisma. A partir desse momento, o importante é encontrarmos um meio de significar o

fator 3

1 que caracteriza o cálculo do volume dos sólidos com afunilamento, como as

pirâmides e os cones. Presente em vários livros didáticos, a demonstração do cálculo do

Page 19: 2010 - Volume 4 - Caderno do Aluno - Ensino Médio - 2ª Série - Matemática

GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

19

volume da pirâmide apoia-se em figuras que consideramos de difícil visualização e

interpretação por parte dos alunos.

Atividade 4

Professor, você pode combinar a demonstração com as formas do sabão na lousa ou

em cartolina para melhor aproveitamento dos alunos.

Páginas 28 - 29

Atividade 1

a)

b) Como são quatro faces de mesma área (triângulos equiláteros), temos que a área

de um triângulo equilátero é 2324

38

4cm

AT . A área de um triângulo

equilátero pode ser calculada por:

cmllll

A 2284

332

4

3 222

.

Para o cálculo do volume, precisamos da medida da altura da pirâmide. A partir do

desenho a seguir, observamos que ela é um dos catetos de um triângulo retângulo em

que a hipotenusa é a altura de uma das faces, e o outro cateto mede 3

1 da medida da

altura da face, pois corresponde ao apótema do triângulo equilátero.

Page 20: 2010 - Volume 4 - Caderno do Aluno - Ensino Médio - 2ª Série - Matemática

GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

20

A altura da face é encontrada aplicando-se a expressão:

cmhhl

h 62

3.22

2

3

Por Pitágoras, escrevemos que:

2

22

3

66 H

9

48

9

662 H

cmH3

34

9

48 .

Portanto: 367,23

8

3

34.32.

3

1.

3

1cmhAV B .

Atividade 2

AB = AC = BC = a, 2

3

3

232

aheh

6

2

33333 a

aeh

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

21

A pirâmide VABC é tri-retângulo e regular.

Portanto, VA = VB = VC = x

62 = VA2 + VB2 = 2x2 23 x

O volume é:

3

3

2

296

23

3

.2 cmVV

xx

V

O volume da parte do cubo interna ao copo é: 329 cmV .

Páginas 30 - 31

Atividade 5

Atividade 6

Aqui, professor, o aluno é levado a investigar as relações entre a geratriz, o raio da

base e o comprimento do setor circular. Todos os cálculos são obtidos com o uso de

proporcionalidade.

Vamos detalhar os cálculos para o setor de 120º:

Page 22: 2010 - Volume 4 - Caderno do Aluno - Ensino Médio - 2ª Série - Matemática

GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

22

A área do círculo original é: A = 100.π e seu comprimento é C = 20.π . Logo, a área

do setor será 3

1 da área total, portanto, 2100.

3

1cmAsetor e seu comprimento será

3

1

do comprimento total: cmCsetor 20.3

1 .

Como o comprimento do arco representará o comprimento da base, podemos

concluir que 20.3

1 setorbase CC . Logo, se r é o raio da base, 20.

3

12 r e,

portanto, cmr3

10 .

Observando a figura, vemos que a altura, o raio da base e a geratriz são lados de um

triângulo retângulo em que a geratriz é a hipotenusa. Aplicando o teorema de Pitágoras,

teremos 2

22

3

1010

h , do que se conclui que: cmh

3

2.20 .

Professor, ao final da atividade, pode-se sugerir que os alunos generalizem essa

situação, como apresentada a seguir. Devemos destacar, contudo, que não há

necessidade de memorização das fórmulas. A atividade merece cuidado no sentido de

que os alunos construam as relações de forma visual e que as determine pelo uso da

proporcionalidade.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

23

22222

22222222

rghrgh

hgrhgrrhg

Sendo α o ângulo central do setor circular, os alunos podem identificar a expressão:

oo

grgr

3602

3602

g

ro.360

Atividade 7

A base do campo de proteção é um círculo de raio R, que pode ser determinado por

8060

Rtg o , logo, mR 56,1383.80 . Dessa forma, a área de proteção será

determinada pela seguinte expressão 87,19819.14,3. 2 RA .

A 60 284,46 m2.

Páginas 31 - 32

Atividade 1

Inicialmente, devemos analisar os dados da atividade. O trabalho com troncos de

cone sugere completar o desenho, reconstruindo o cone que o gerou. Esse procedimento

permite aplicar a proporcionalidade nas semelhanças de triângulo observadas.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

24

Os triângulos VOA e VO’B são semelhantes pelo caso AA, com razão de

semelhança 2

1

12

6

´

BO

OAk .

Assim, os cones VAA’ e VBB’, de volumes v e V, respectivamente, são

semelhantes, com razão entre os volumes VvV

vk

V

v.

8

1

2

13

3

Como 32 96020.12.3

1cmV , temos 3120960.

8

1cmv .

Assim, o volume do tronco é 3840120960 cm .

Finalmente, o volume do chuveiro é igual ao volume do cilindro de raio da base 12

cm e altura 30 cm mais o volume do tronco, ou seja,

32 160584030.12. cm

Adotando 3 , obtemos 5 160 . 3 = 15 480 cm3 = 15,48 litros.

Logo, o número de dias de gotejamento necessários para se desperdiçar o volume de

6 chuveiros é dias244,46

48,15.6 .

Atividade 2

Alternativa b.. No caso, podemos comparar as áreas das seções e verificar que:

V1 < V3 < V2.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

25

Atividade 3

Alternativa d.

V

aba

b

2

3

2

3

101032

2

2

32.2

3

282

3.

4..

3

1

.2

..3

1

...3

1

222

2

22

2

32

2

2

ggg

ba

g

bb

aaaa

V

ba

V

hrV

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

26

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4

ESFERA: CONHECENDO A FORMA DO MUNDO

Páginas 35 - 36

Atividade 1

30º representa 12

1 da superfície total da esfera.

Atividade 2

a) 50%

b) 12,5%

Atividade 3

a) Dividindo-se 360º por 24, temos 15º.

b) Seis horas são seis fusos, que correspondem a 90º, o que equivale a 4

1 da

superfície terrestre. Portanto, sua porcentagem é de 25%.

Páginas 36 - 38

A resposta depende da localidade. A cidade de São Paulo tem as seguintes

coordenadas:

23º 30’ Sul e 46º 33’ Oeste.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

27

O volume da esfera

Páginas 38 - 39

Atividade 4

a) 3.RVcilindro .

b) 3.3

1RVcone .

c) 33 ..3

1RVR semiesfera .

Páginas 43 - 45

Atividade 5

a) kmRC Terra 740123706.2.2 , ou seja, aproximadamente 40 000 km.

b) Observando a figura e sendo a latitude igual a 60º, temos θ = 60o, logo

kmrr

R

r

Terra

18532

3706

37062

160cos 0

Assim, o comprimento do paralelo de raio r será:

kmrC 37061853.2.2 .

Atividade 6

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

28

A medida do arco PV está, em relação ao comprimento da linha do Equador, na

mesma razão que o ângulo central L está em relação à circunferência terrestre, que

representa 360º, portanto:

kmPV

PV

rPV

2924

0006..2.360

41

..2.360

41

Atividade 7

A distância PQ é igual ao arco de circunferência com ângulo central igual a θ. Para

sabermos o valor do arco, precisamos da medida do raio do círculo pequeno que

passa por PQ.

A partir da figura, observamos uma relação métrica entre a distância d, do paralelo

ao Equador, o raio R da Terra e o raio r do paralelo. Como se trata de um triângulo

retângulo, temos:

R2 = d2 + r2

Outra relação que podemos extrair é a seguinte: como a latitude L = 41º, o ângulo em

OPO’ é alterno interno a L, portanto, também mede 41º.

Aplicando-se 0006

41cosr

R

ro .

r = 6 000 . 0,75, portanto r = 4 500 km.

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GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

29

Como a medida do arco PQ é 360

74 partes do comprimento da circunferência de raio

4 500 e considerando π = 3,14, temos:

kmPQ

PQ

8095

5004..2.360

74

Páginas 46 - 47

Atividade 1

Uma milha marítima equivale a 60

1 parte de um grau. Um grau equivale a

360

1 parte

do comprimento da circunferência máxima, o Meridiano.

Portanto, 1’ = 60

1 .

360

1 . C, sendo C = 40 000 km.

Logo, 1’ equivale a 1,852 km ou 1 852 m.

Atividade 2

Cilindro: A superfície lateral do cilindro é um retângulo de dimensões:

Sua área lateral A será, portanto, A = 2.π.OB.AB.

Como AB = OB, A = 2.π.OB2.

A área da região S corresponde a 6

1 da superfície lateral do cilindro, logo,

3

. 2OBSárea

Page 30: 2010 - Volume 4 - Caderno do Aluno - Ensino Médio - 2ª Série - Matemática

GABARITO Caderno do Aluno Matemática – 2a série – Volume 4

30

Esfera: Na esfera, a superfície total será: A´ = 4.π.(O´E´ )2 .

Como O’E’ = OB,

Temos: A´ = 4.π.(OB)2 .

A área da região S’ equivale a 12

1 de A’, logo,

2..4.12

1´ OBSárea

3

2OBSárea

Logo, a razão 1´

Sárea

Sárea .

O professor pode ainda explorar áreas de fusos e de superfícies de cunhas, sempre

privilegiando o uso de proporcionalidade.