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Um cilindro circular reto, cuja altura é igual ao diâmetro da base, está inscrito numa esfera. A razão entre os volumes da esfera e do cilindro é igual a
- A)
- B)
- C)
- D)
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Resposta:
A alternativa correta é letra A
Primeiro devemos calcular dois volumes, o da esfera e o do cilindro, e depois dividir um pelo outro, respectivamente.
O volume de uma esfera sempre pode ser calculado como , sendo R o raio da esfera.
E o volume do cilindro é , em que r é o raio, e h é a altura do cilindro.
Agora precisamos analisar as condições do enunciado, como o cilindro está inscrito na esfera, podemos obter algumas informações adicionais.
O volume de uma esfera sempre pode ser calculado como , sendo R o raio da esfera.
E o volume do cilindro é , em que r é o raio, e h é a altura do cilindro.
Agora precisamos analisar as condições do enunciado, como o cilindro está inscrito na esfera, podemos obter algumas informações adicionais.
Olhando o esboço, é possível perceber que temos um triângulo retângulo cujos lados são 2R, 2r e h.
Como a altura é sempre perpendicular a base, o ângulo entre esses dois lados é reto, o que faz com que 2R seja a hipotenusa.
De acordo com o enunciado, a altura é igual ao diâmetro da base do cilindro (2r), sendo assim, esse triângulo é também isósceles, pois dois de seus lados são iguais, e consequentemente, dois de seus ângulos também. Devem ser eles iguais a 45º, uma vez que a soma de todos os ângulos de um triângulo é sempre igual a 180º.
Sendo assim, temos que:
Como a altura é sempre perpendicular a base, o ângulo entre esses dois lados é reto, o que faz com que 2R seja a hipotenusa.
De acordo com o enunciado, a altura é igual ao diâmetro da base do cilindro (2r), sendo assim, esse triângulo é também isósceles, pois dois de seus lados são iguais, e consequentemente, dois de seus ângulos também. Devem ser eles iguais a 45º, uma vez que a soma de todos os ângulos de um triângulo é sempre igual a 180º.
Sendo assim, temos que:
Finalmente, vamos calcular a divisão pedida, já que já temos os volumes:
Usando a relação que obtivemos com o cosseno:
Portanto,
Alternativa A.
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