Um cone reto

Distâncias, áreas e volumes de sólidos: Matematicamente Falando 9 - Parte 2 Pág. 28 Ex. 3

Enunciado

Um cone reto tem 1256 cm2 de área de superfície e a sua geratriz é tripla do raio da base.

Qual é a medida do comprimento, arredondado às unidades:

  1. o raio da base do cone?
  2. da geratriz do cone?
  3. da altura do cone?

Resolução

Comecemos por determinar uma expressão da área da superfície lateral do cone em função da raio da base.
Ora, a superfície lateral do cone é um setor circular de raio [BV], cuja área é diretamente proporcional ao comprimento do arco BAB’:

\[\begin{array}{*{20}{l}}{\frac{{{A_L}}}{{2\pi \times r}} = \frac{{\pi \times {g^2}}}{{2\pi \times g}}}& \Leftrightarrow &{\frac{{{A_L}}}{{2\pi \times r}} = \frac{{\pi \times {{\left( {3r} \right)}^2}}}{{2\pi \times 3r}}}\\{}& \Leftrightarrow &{\frac{{{A_L}}}{{2\pi \times r}} = \frac{{3r}}{2}}\\{}& \Leftrightarrow &{{A_L} = 3\pi \times {r^2}}\end{array}\]

A área da superfície total do cone pode ser expressa, em função de r, por:

\[\begin{array}{*{20}{l}}{{A_T}}& = &{{A_B} + {A_L}}\\{}& = &{\pi \times {r^2} + 3\pi \times {r^2}}\\{}& = &{4\pi \times {r^2}}\end{array}\]

  1. O comprimento do raio da base do cone é, aproximadamente, 10 cm:
    \[\begin{array}{*{20}{l}}{{A_T} = 1256}& \Leftrightarrow &{4\pi \times {r^2} = 1256}\\{}& \Leftrightarrow &{r = \sqrt {\frac{{314}}{\pi }} }\\{}&{}&{r \approx 10}\end{array}\]
  2. O comprimento da geratriz do cone é, aproximadamente, 30 cm:
    \[g = 3\sqrt {\frac{{314}}{\pi }} \approx 30\]
  3. A altura do cone é, aproximadamente, 28 cm:
    Por aplicação do Teorema de Pitágoras, temos:
    \[h = \sqrt {{{\left( {3r} \right)}^2} – {r^2}} = \sqrt {8{r^2}} = 2\sqrt 2 \,r\]
    Portanto, vem:
    \[h = 2\sqrt 2 \times \sqrt {\frac{{314}}{\pi }} \approx 28\]

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