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Questões Sobre Esfera - Matemática - 3º ano do ensino médio

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1) Observe o dado ilustrado abaixo, formado a partir de um cubo, e com suas seis faces numeradas de 1 a 6.

Esses números são representados por buracos deixados por semi-esferas idênticas retiradas de cada uma das faces. Todo o material retirado equivale a 4,2% do volume total do cubo. Considerando π = 3, a razão entre a medida da aresta do cubo e a do raio de uma das semi-esferas, expressas na mesma unidade, é igual a:
Esses números são representados por buracos deixados por semi-esferas idênticas retiradas de cada uma das faces. Todo o material retirado equivale a 4,2% do volume total do cubo. Considerando π = 3, a razão entre a medida da aresta do cubo e a do raio de uma das semi-esferas, expressas na mesma unidade, é igual a:
  • A) 6
  • B) 8
  • C) 9
  • D) 10
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A alternativa correta é letra D

Seja L a medida do lado do cubo, então o cubo tem volume de V=L3. Cada semiesfera tem v dado por v=2πR33, e como há 21 semiesferas no dado temos um volume total retirado de VT=14R3. Portanto, 14R3=0,042L3, ou seja, LR3=103. Concluímos disso que LR=10.
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2) Admita que o couro cabeludo de uma mulher normal adulta tenha aproximadamente 4 fios de cabelo por milímetro quadrado. Das aproximações a seguir, acerca da ordem de grandeza do total de fios de cabelo da cabeça dessa mulher, a mais plausível é:

  • A) 105
  • B) 1010
  • C) 1015
  • D) 1020
  • E) 1025
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A alternativa correta é letra A

Admita que a cabeça de uma mulher normal tenha 10 cm de raio, logo o couro cabeludo pode ser tomado como sendo uma semiesfera de raio 100 mm. Dessa forma podemos calcular a área de seu couro cabeludo (semiesfera) como sendo:
2π1002=2π104 mm2
Admitindo que ela possui 4 fios de cabelo por mm2, uma aproximação para a quantidade de fios de cabelo é dada por: 
4×2π104
Tomando agora π=3 temos:
24×104=2,4×105
Assim, a ordem de grandeza é dada por 105. Portanto, a resposta correta é a alternativa A.

3) Os pontos P e Q sobre a superfície da Terra possuem as seguintes coordenadas geográficas:  

 
Considerando a Terra uma esfera de raio 6 300 km, a medida do menor arco stack P Q with overparenthesis on top sobre a linha do paralelo 30º N é igual a
  • A) 1 150straight pi square root of 3 km.
  • B) 1 250straight pi square root of 3 km.
  • C) 1 050straight pi square root of 3  km.
  • D) 1 320straight pi square root of 3 km.
  • E) 1 350straight pi square root of 3 km.
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A alternativa correta é letra C


 
1) Nos triângulos retângulos OPC e OQC, retângulo sem C temos, em quilômetros:
PC = QC = OP . sen 60° = 6300 . fraction numerator square root of 3 over denominator 2 end fraction space equals space 3150 space square root of 3.

2) O arco stack P D with overparenthesis on top mede 15° e o arco stack Q D with overparenthesis on top mede 45°. Dessa forma o ângulo PC with hat on topD mede 45° + 15° = 60°.

3) A medida do arco stack P Q with overparenthesis on top, em quilômetros, é tal que
stack P Q with overparenthesis on top space equals space fraction numerator 60 º over denominator 360 º end fraction space. space 2 straight pi space. space PC equals 1 third space. space straight pi space. space 3150 space square root of 3 space end root space equalsbold equals bold space bold 1050 bold space square root of bold 3 bold pi end root
 
Resposta pesquisada na internet: Fonte Objetivo.
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4) O trato respiratório de uma pessoa é composto de várias partes, dentre elas os alvéolos pulmonares, pequeninos sacos de ar onde ocorre a troca de oxigênio por gás carbônico. Vamos supor que cada alvéolo tem forma esférica e que, num adulto, o diâmetro médio de um alvéolo seja, aproximadamente, 0,02 cm. Se o volume total dos alvéolos de um adulto é igual a 1 618 cm3, o número aproximado de alvéolos dessa pessoa, considerando π = 3, é:

  • A) 1 618 x 103.
  • B) 1 618 x 104.
  • C) 5 393 x 102.
  • D) 4 045 x 104.
  • E) 4 045 x 105.
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A alternativa correta é letra E

Dado que o volume de cada alvéolo é aproximadamente o volume de uma esfera com diâmetro 0,02cm, ou seja, raio r=0,01cm, temos:
 
V=43.π.r3V=43.3.(0,01)3V=4.10-6.
 
O número aproximado de alvéolos de uma pessoa é dado pelo volume total dividido pelo volume unitário, dessa forma temos:
 
n=16184.10-6n=4045.105.
Alternativa e.

5) Oito gotas esféricas de mercúrio, cada uma com raio igual a 1 mm, agregam-se, formando uma gota esférica, única. O raio da gota resultante é, em mm:

  • A) 16.
  • B) 12.
  • C) 8.
  • D) 4.
  • E) 2.
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A alternativa correta é letra E

O volume de uma gota de mercúrio de raio igual à 1mm é:
 
V = 43πR³=43π(1)³=V =43π mm3
O volume de 8 gotas de mercúrio agregadas, cada uma com 1mm de raio, será de :
 
V=8.43π=43πR³Isolando R, resultam em R= 2 mm.
Alternativa E.
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6) O volume de uma esfera A é 1/8 do volume de uma esfera B. Se o raio da esfera B mede 10, então o raio da esfera A mede:

  • A) 5. 
  • B) 4.
  • C) 2,5.
  • D) 2.
  • E) 1,25.
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A alternativa correta é letra A

Sabendo que o volume de uma esfera é dado por V=43π r3 temos:
VA=43π rA3    e     VB=43π rB3VA=18VB        e     rB=10; então43π rA3=18.43π103rA3=18.103=123.103rA=(102)33=5
Alternativa A.

7) Um fabricante decidiu produzir luminárias no formato de uma semiesfera com raio de 20 cm. A parte interior, onde será alojada a lâmpada, receberá uma pintura metalizada que custa R$ 40,00 o metro quadrado; já a parte externa da luminária receberá uma pintura convencional que custa R$ 10,00 o metro quadrado. Desconsiderando a espessura da luminária e adotando o valor de π=3,14,  o custo,  em reais, da pintura de cada luminária é

  • A) 3,14.
  • B) 6,28.
  • C) 12,56.
  • D) 18,84.
  • E) 25,12.
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A alternativa correta é letra C

Para sabermos quanto será o custo da pintura, precisamos saber qual a área a ser pintada:
A área de cada uma das partes (interna e externa), é dada pela seguinte expressão (observe que dividimos por 2, pois é uma semiesfera):

A=4πR22   =2*3,14* 0,22   =0,2512
Logo, o custo de pintar a área total será esse valor vezes o custo por metro quadrado:

0,2512(40+10)=12,56

A resposta correta é a alternativa C.
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8) A menor esfera na qual um paralelepípedo reto-retângulo de medidas 7 cm × 4 cm × 4 cm está inscrito tem diâmetro de

  • A) 9 cm.
  • B) 10 cm.
  • C) 11 cm.
  • D) 12 cm.
  • E) 15 cm.
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A alternativa correta é letra A

A diagonal top enclose B E end enclose do paralelepípedo reto-retângulo ABCDEFGH é um diâmetro da esfera.
Sendo D a medida da diagonal, em centímetros,temos:
D = square root of 4 to the power of 4 plus 4 squared space plus 7 squared end root space equals space square root of 81 equals 9
 
Resposta pesquisada na internet: Fonte Objetivo.

 

9) 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 = 2 R2.

A razão V1/V2 entre os volumes submersos é dada por:
  • A) 2.
  • B) 3.
  • C) 4.
  • D) 8.
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A alternativa correta é letra D

Devemos lembrar que o volume de uma esfera é dado por
V=43π r3.
Desta forma teremos:
V1=43π r13V2=43π r23como r1=2r2V1=43π (2r2)3V1=43π 8r23Portanto V1V2=43π 8r2343π r23=8r23r23=8
 
Então a alternativa correta é a letra D.
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10) A nanotecnologia refere-se à tecnologia utilizada para manipular estruturas muito pequenas, tornando possível a criação de estruturas funcionais que seriam inconcebíveis utilizando-se tecnologia convencional. Na formação da palavra Nanotecnologia, o termo “tecnologia” refere-se ao desenvolvimento e produção de novos materiais, já o prefixo “nano” está relacionado a uma escala de medida em que um nanômetro (nm) é um bilionésimo do metro.

 
 
Dentre as estruturas apresentadas tem-se o grafite, um semimetal que conduz eletricidade e o diamante, um excelente isolante.
Os fulerenos são conhecidos como moléculas semelhantes à bola de futebol. Um fulereno é feito de 60 átomos de carbono unidos de tal maneira que criam uma esfera oca de 0,7 nm de diâmetro.
Outra estrutura de carbono é o nanotubo no qual os átomos de carbono estão ligados em forma de tubos, ocos como fulerenos, com diâmetros de uma a várias dezenas de nanômetros.
www.cienciaviva.org.br, acesso em 13.03.2010
 
De acordo com o texto, calculando a área da superfície ocupada por um fulereno, tem-se que esta medida é, em metros quadrados, aproximadamente igual a:

Adote: área da superfície esférica, A = 4πr2 e π = 3
 
Adote: área da superfície esférica, A = 4πr2 e π = 3
 
  • A) 4,2 × 10–81
  • B) 5,6 × 10–36
  • C) 3,5 × 10–27
  • D) 1,47 × 10–18
  • E) 2,18 × 10–12
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A alternativa correta é letra D

Sabe-se que 1 nm é equivalente a um bilionésimo do metro, ou seja,
1 nm = 1 × 10–9 m
Para calcular a área de superfície do fulereno devemos tomar 0,35 nm como raio, metade do diâmetro fornecido. Em seguida devemos utilizar a fórmula de área para superfícies esféricas:
A=4πr2
A=4×π×0,35×10-92
A=4×3×0,1225×10-18
A=1,47×10-18
Portanto, a resposta correta é a alternativa D.
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