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Exercícios sobre sólidos geométricos (com respostas explicadas)

Os sólidos geométricos fazem parte do estudo da Geometria Espacial e estão presentes em diversas situações do dia a dia, como construções, objetos e até na natureza. Entender suas propriedades é essencial para calcular áreas, volumes e resolver problemas aplicados.

Para ajudar na prática, reunimos uma lista de exercícios sobre sólidos geométricos, todos acompanhados de respostas explicadas, para que você possa revisar os conceitos e consolidar o aprendizado.

Questão 1

Uma anticlepsidra é um sólido geométrico obtido ao se remover dois cones idênticos, opostos pelo vértice, de um cilindro equilátero. Se o cilindro original tem altura H e raio da base R, e os cones removidos têm suas bases coincidentes com as bases do cilindro e seus vértices no centro do cilindro, qual a relação entre o volume da anticlepsidra e o volume de outro sólido?

a) O volume da anticlepsidra é 2/3 do volume de uma esfera de mesmo raio R.

b) O volume da anticlepsidra é 1/2 do volume de uma esfera de mesmo raio R.

c) O volume da anticlepsidra é igual ao volume de uma esfera de mesmo raio R.

d) O volume da anticlepsidra é 3/4 do volume do cilindro.

e) O volume da anticlepsidra é 4/3 do volume do cilindro.

Gabarito explicado

Como o cilindro é equilátero temos que H igual a 2 R.

Precisamos calcular os volumes do cilindro, da clepsidra(dois cones) e da anticlepsidra(sólido que sobra ao retirar os cones.

Volume do Cilindro

V com c i l i n d r o subscrito fim do subscrito igual a reto pi sinal de multiplicação reto R ao quadrado sinal de multiplicação reto Hreto V com cilindro subscrito igual a reto pi sinal de multiplicação reto R ao quadrado sinal de multiplicação 2 reto Rreto V com cilindro subscrito igual a 2 reto pi reto R ao cubo

Volume dos dois Cones (clepsidra)

V com c l e p s i d r a subscrito fim do subscrito igual a 2 sinal de multiplicação 1 terço sinal de multiplicação reto pi sinal de multiplicação reto R ao quadrado sinal de multiplicação reto H sobre 2reto V com clepsidra subscrito igual a 1 terço sinal de multiplicação reto pi sinal de multiplicação reto R ao quadrado sinal de multiplicação reto Hreto V com clepsidra subscrito igual a 1 terço sinal de multiplicação reto pi sinal de multiplicação reto R ao quadrado sinal de multiplicação 2 reto Rreto V com clepsidra subscrito igual a 2 sobre 3 reto pi reto R ao cubo

Volume da Anticlepsidra

V com A n t i c l e p s i d r a subscrito fim do subscrito igual a V com c i l i n d r o subscrito fim do subscrito menos V com c l e p s i d r a subscrito fim do subscritoV com A n t i c l e p s i d r a subscrito fim do subscrito igual a 2 reto pi reto R ao cubo menos 2 sobre 3 reto pi reto R ao cuboreto V com Anticlepsidra subscrito igual a 4 sobre 3 reto pi reto R ao cubo

Que é exatamente o volume de uma esfera de raio R.

Ainda com dúvidas? Pergunta ao Ajudante IA do Toda Matéria

Questão 2

Um arquiteto está projetando um aquário em forma de ortoedro, cujas dimensões (comprimento, largura e altura) estão em progressão geométrica crescente.
A diagonal interna do aquário mede raiz quadrada de 189 espaço c m e a menor dimensão é igual a 3 espaço c m.
Determine o volume desse aquário.

a) 72 cm³

b) 108 cm³

c) 162 cm³

d) 216 cm³

e) 324 cm³

Gabarito explicado

A PG será dada por:

parêntese esquerdo 3 vírgula 3 q vírgula 3 q ao quadrado parêntese direito

Aplicando a expressão para a diagonal de uma paralelepípedo reto retângulo (ortoedro) temos:

D igual a raiz quadrada de a ao quadrado mais b ao quadrado mais c ao quadrado fim da raizraiz quadrada de 3 ao quadrado mais parêntese esquerdo 3 q parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 3 q ao quadrado parêntese direito ao quadrado fim da raiz igual a raiz quadrada de 1899 mais 9 q ao quadrado mais 9 q à potência de 4 igual a 189q à potência de 4 mais q ao quadrado menos 20 igual a 0q ao quadrado igual a 4 espaço o u espaço q ao quadrado igual a menos 5 espaço parêntese esquerdo n ã o espaço c o n v é m parêntese direitoq igual a 2

Dessa forma as dimensões do ortoedro são parêntese esquerdo 3 vírgula 6 vírgula 12 parêntese direito e seu volume será:

V com o r t o e d r o subscrito fim do subscrito igual a a b cV com o r t o e d r o subscrito fim do subscrito igual a 3 sinal de multiplicação 6 sinal de multiplicação 12V com o r t o e d r o subscrito fim do subscrito igual a 216 espaço c m ao cubo

Questão 3

Um escultor deseja construir uma peça em formato de pirâmide regular hexagonal, utilizando vidro lapidado. Cada aresta da base mede 6 espaço c m e a altura da pirâmide é o dobro do raio da circunferência inscrita no hexágono da base.
Com base nessas informações qual será, respectivamente, o volume e a área total de vidro dessa pirâmide?

a) 216 espaço c m ao cubo espaço e espaço 54 raiz quadrada de 3 parêntese esquerdo 1 mais raiz quadrada de 15 parêntese direito espaço c m ao quadrado

b) 324 espaço c m ao cubo espaço e espaço 54 raiz quadrada de 3 parêntese esquerdo 1 mais raiz quadrada de 5 parêntese direito espaço c m ao quadrado

c) 486 espaço c m ao cubo espaço e espaço 108 raiz quadrada de 3 parêntese esquerdo 1 mais raiz quadrada de 5 parêntese direito espaço c m ao quadrado

d) 108 espaço c m ao cubo espaço e espaço 108 raiz quadrada de 3 parêntese esquerdo 1 mais raiz quadrada de 5 parêntese direito espaço c m ao quadrado

e) 648 espaço c m ao cubo espaço e espaço 162 raiz quadrada de 3 parêntese esquerdo 1 mais raiz quadrada de 15 parêntese direito espaço c m ao quadrado

Gabarito explicado

O raio da circunferência inscrita na base é:

r igual a numerador l raiz quadrada de 3 sobre denominador 2 fim da fraçãor igual a numerador 6 raiz quadrada de 3 sobre denominador 2 fim da fraçãor igual a 3 raiz quadrada de 3

Como a altura é o dobro desse raio r teremos:

h igual a 2 rh igual a 2 sinal de multiplicação 3 raiz quadrada de 3h igual a 6 raiz quadrada de 3

Portanto o volume é dado por:

V com p i r â m i d e subscrito fim do subscrito igual a 1 terço A com b a s e subscrito fim do subscrito sinal de multiplicação hV com p i r â m i d e subscrito fim do subscrito igual a 1 terço sinal de multiplicação numerador 6 ao quadrado sinal de multiplicação 3 raiz quadrada de 3 sobre denominador 2 fim da fração sinal de multiplicação 6 raiz quadrada de 3V com p i r â m i d e subscrito fim do subscrito igual a 18 raiz quadrada de 3 sinal de multiplicação 6 raiz quadrada de 3V com p i r â m i d e subscrito fim do subscrito igual a 18 sinal de multiplicação 18V com p i r â m i d e subscrito fim do subscrito igual a 324 espaço c m ao cubo

Aplicando o Teorema de Pitágoras para encontrar o apótema da pirâmide teremos:

a com p subscrito ao quadrado igual a abre parênteses 3 raiz quadrada de 3 fecha parênteses ao quadrado mais abre parênteses 6 raiz quadrada de 3 fecha parênteses ao quadradoa com p subscrito ao quadrado igual a 27 mais 108a com p subscrito ao quadrado igual a 135a com p subscrito igual a 3 raiz quadrada de 15 espaço c m

Calculamos agora a área lateral:

A com l a t e r a l subscrito fim do subscrito igual a 6 sinal de multiplicação numerador 6 sinal de multiplicação 3 raiz quadrada de 15 sobre denominador 2 fim da fração igual a 54 raiz quadrada de 15 espaço c m ao quadrado

Por fim, a área total:

A com t o t a l subscrito fim do subscrito igual a A com b a s e subscrito fim do subscrito mais A com l a t e r a l subscrito fim do subscritoA com t o t a l subscrito fim do subscrito igual a 54 raiz quadrada de 3 mais 54 raiz quadrada de 15A com t o t a l subscrito fim do subscrito igual a 54 raiz quadrada de 3 parêntese esquerdo 1 mais raiz quadrada de 5 parêntese direito espaço c m ao quadrado

Questão 4

Um fábrica de sorvetes produz casquinhas em forma de cone circular reto. Sabe-se que a geratriz da casquinha mede 5 espaço c m e que o ângulo central correspondente ao setor circular usado para montar a casquinha é de 216 sinal de grau. Qual é a área lateral da casquinha?

a) 12 reto pi espaço cm ao quadrado

b) 15 reto pi espaço cm ao quadrado

c) 18 reto pi espaço cm ao quadrado

d) 20 reto pi espaço cm ao quadrado

e) 24 reto pi espaço cm ao quadrado

Gabarito explicado

O raio do setor circular é a geratriz do cone, portanto g igual a 5 espaço c m.

A área do setor em função do arco pode ser obtida por uma regra de três simples:

numerador A com c í r c u l o subscrito fim do subscrito sobre denominador 360 º fim da fração igual a A com s e t o r subscrito fim do subscrito sobre tetanumerador reto pi reto g ao quadrado sobre denominador 360 º fim da fração igual a numerador A com s e t o r subscrito fim do subscrito sobre denominador 216 º fim da fraçãoA com s e t o r subscrito fim do subscrito igual a numerador 216 sinal de grau sinal de multiplicação reto pi sinal de multiplicação 5 ao quadrado sobre denominador 360 sinal de grau fim da fraçãoA com s e t o r subscrito fim do subscrito igual a 15 reto pi espaço cm ao quadrado

Questão 5

Uma esfera metálica foi moldada de forma que seu volume corresponde a 36 reto pi espaço cm ao cubo. Se essa esfera for totalmente derretida e transformada em pequenos cubos de 1 espaço c m de aresta, qual será o número máximo de cubos a ser obtido?

a) 108

b) 111

c) 112

d) 113

e) 114

Gabarito explicado

O volume da esfera é aproximadamente:

V com e s f e r a subscrito fim do subscrito igual a 36 reto pireto V com esfera subscrito igual a 36 sinal de multiplicação 3 vírgula 14reto V com esfera subscrito igual a 113 vírgula 4

Logo o número máximo de cubos será 113, pois mesmo que aumentemos a quantidade de casas decimais para o valor de reto pi, a partir de agora, nunca teremos parte inteira maior que 113.

Questão 6

Considere uma esfera de raio R em cujo interior se inscreve um cubo C com 1 subscrito e no exterior se circunscreve um cubo C com 2 subscrito. Determine a razão entre os volumes de C com 1 subscrito e C com 2 subscrito.

a) numerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 9 fim da fração

b) numerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 3 fim da fração

c) 1 terço

d) numerador 2 raiz quadrada de 3 sobre denominador 9 fim da fração

e) 1 sobre 9

Gabarito explicado

Cubo Inscrito: O diâmetro da esfera é igual a diagonal do cubo C com 1 subscrito.

D igual a 2 Ra raiz quadrada de 3 igual a 2 Ra igual a numerador 2 R sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fração

Cubo Circunscrito: O diâmetro da esfera é igual a aresta do cubo C com 2 subscrito.

A igual a 2 R

Calculamos agora a razão entre os volumes de C com 1 subscrito e C com 2 subscrito.

r a z ã o igual a V com C com 1 subscrito subscrito fim do subscrito sobre V com C com 2 subscrito subscrito fim do subscrito igual a a ao cubo sobre A ao cubo igual a abre parênteses a sobre A fecha parênteses ao cubor a z ã o igual a abre parênteses numerador começar estilo mostrar numerador 2 R sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fração fim do estilo sobre denominador 2 R fim da fração fecha parênteses ao cubor a z ã o igual a abre parênteses numerador 1 sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fração fecha parênteses ao cubo igual a numerador 1 sobre denominador 3 raiz quadrada de 3 fim da fração igual a numerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 9 fim da fração

Questão 7

Uma jarra em forma de tronco de cone reto tem as bases circulares com raios medindo 12 espaço c m e 8 espaço c m. A altura da jarra é 25 espaço c m. Sabendo que ela será totalmente preenchida com suco, qual será o volume de suco que a jarra comporta, em litros? Use reto pi igual a 3.

a) 4,8 L

b) 5,2 L

c) 6,1 L

d) 7,6 L

e) 8,4 L

Gabarito explicado

O volume do tronco de cone é dado por:

V com T r o c o espaço d e espaço C o n e subscrito fim do subscrito igual a 1 terço reto pi sinal de multiplicação reto h sinal de multiplicação abre parênteses reto R ao quadrado mais Rr mais reto r ao quadrado fecha parêntesesV com T r o c o espaço d e espaço C o n e subscrito fim do subscrito igual a 1 terço sinal de multiplicação 3 sinal de multiplicação 25 sinal de multiplicação abre parênteses 12 ao quadrado mais 12 sinal de multiplicação 8 mais 8 ao quadrado fecha parêntesesV com T r o c o espaço d e espaço C o n e subscrito fim do subscrito igual a 25 sinal de multiplicação abre parênteses 144 mais 96 mais 64 fecha parêntesesV com T r o c o espaço d e espaço C o n e subscrito fim do subscrito igual a 25 sinal de multiplicação 304V com T r o c o espaço d e espaço C o n e subscrito fim do subscrito igual a 7600 espaço c m ao cubo igual a 7 vírgula 6 espaço L

Questão 8

Um cilindro circular reto tem altura H igual a 12 espaço c m. A base superior tem diâmetro AB; seja A uma extremidade desse diâmetro (ponto da borda superior). Um plano oblíquo corta o cilindro e contém o ponto A, conforme a figura abaixo.

Cilindro cortado por um plano inclinado formando uma elipse no corte

A interseção do plano com o cilindro é uma elipse cuja equação, no próprio plano de corte com a origem no centro da elipse e unidades em cm, é:

x com barra sobrescrito ao quadrado sobre 25 mais y com barra sobrescrito ao quadrado sobre 9 igual a 1

Determine o volume do maior dos dois sólidos obtidos após o corte.

a) 18 reto pi espaço cm ao cubo

b) 36 reto pi espaço cm ao cubo

c) 64 reto pi espaço cm ao cubo

d) 72 reto pi espaço cm ao cubo

e) 108 reto pi espaço cm ao cubo

Gabarito explicado

Observe que se traçarmos um plano paralelo a base a partir do ponto inferior do corte oblíquo teremos um cilindro pequeno abaixo e um cilindro grande acima. O volume do sólido procurado é igual ao volume do cilindro pequeno acrescido de metade do cilindro grande (pedaço).
Pela equação da elipse sabemos que semieixo menor vale 3 espaço c m e semieixo maior vale 5 espaço c m.

x ao quadrado sobre a ao quadrado mais y ao quadrado sobre b ao quadrado igual a 1a ao quadrado igual a 25 seta dupla para a direita a igual a 5b ao quadrado igual a 9 seta dupla para a direita b igual a 3

Podemos também observar que o semieixo menor é igual ao diâmetro da base do cilindro e chamando de C o ponto de interseção do plano oblíquo com o cilindro na extremidade do eixo maior teremos um triângulo retângulo ABC, retângulo em B tal que:

abre parênteses e i x o espaço m a i o r fecha parênteses ao quadrado igual a abre parênteses d i â m e t r o fecha parênteses ao quadrado mais h ao quadradoh ao quadrado igual a 10 ao quadrado menos 6 ao quadrado igual a 64h igual a 8

Portanto, o cilindro pequeno tem altura 4 cm e o grande 8 cm.

V com s ó l i d o subscrito fim do subscrito igual a V com p e q u e n o subscrito fim do subscrito mais V com g r a n d e subscrito fim do subscrito sobre 2V com s ó l i d o subscrito fim do subscrito igual a reto pi sinal de multiplicação 3 ao quadrado sinal de multiplicação 4 mais numerador reto pi sinal de multiplicação 3 ao quadrado sinal de multiplicação 8 sobre denominador 2 fim da fraçãoV com s ó l i d o subscrito fim do subscrito igual a 36 reto pi mais 36 reto pireto V com sólido subscrito igual a 72 reto pi espaço cm ao cubo

Leia mais sobre sólidos geométricos e continue praticando com exercícios de Geometria Espacial (com questões resolvidas).

Referências Bibliográficas

DOLCE, Osvaldo; POMPEO, José Nicolau, Fundamentos de Matemática Elementar - Geometria Espacial, Volume 10 - 6ª Ed., São Paulo: Editora Atual, 2005.

PAIVA, Manoel Rodrigues, Matemática, 2 ed., São Paulo: Editora Moderna, 2010.

DANTE, Luiz Roberto, Matemática: contexto & aplicações: ensino médio, 3. ed. São Paulo: Ática, 2016.