Em uma academia de ginástica, quando terminam as atividades diárias, as 5 bolas em formato esférico (todas de mesmo tamanho) usadas nos exercícios de Pilates são guardadas dentro de uma caixa em forma de prisma retangular onde cabem exatamente uma ao lado da outra. Se o volume de cada bola é 360007 cm, o volume mínimo, em cm³, do interior da caixa que contém as bolas é
a) 180.000
b) 1.080.000
d) 1.080.000
e) 1.030.000
C) 180.000
a) 180.000
b) 1.080.000
d) 1.080.000
e) 1.030.000
C) 180.000
Passo 1
Beleza, então vamos entender o que está acontecendo aqui! Temos um exercício sobre volumes de figuras geométricas. Especificamente, estamos lidando com esferas (as bolas de Pilates) e um prisma retangular (a caixa onde elas vão ficar). Precisamos descobrir o volume mínimo que essa caixa deve ter para guardar exatamente as 5 bolas, sabendo que cada bola tem um volume de 360.007 cm³. Para resolver isso, vamos usar conceitos de geometria sobre volumes de esferas e prismas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar como calcular o volume de uma esfera. A fórmula para o volume $ V $ de uma esfera é:
Onde $ r $ é o raio da esfera. No nosso caso, já sabemos o volume de cada bola: 360.007 cm³. Mas queremos descobrir o volume total das 5 bolas para entender melhor o espaço que elas vão ocupar.
Passo 3
Vamos calcular o volume total das 5 bolas multiplicando o volume de uma bola pelo número de bolas:
Isso nos dá uma ideia do volume total das bolas, mas como elas vão se organizar na caixa? Como as esferas não se encaixam perfeitamente umas nas outras, precisamos considerar a forma da caixa para garantir que todas caibam sem espaço desperdiçado.
Passo 4
A caixa é um prisma retangular, o que significa que ela tem três dimensões: comprimento, largura e altura. Para que as bolas caibam exatamente uma ao lado da outra, precisamos que o comprimento, a largura e a altura sejam múltiplos do diâmetro das bolas.
Primeiro, vamos encontrar o diâmetro de uma bola. Sabemos que o volume $ V $ de uma esfera é:
Isolando $ r $:
Calculando $ r $:
Então, o diâmetro $ d $ é:
Passo 5
Agora que sabemos o diâmetro de cada bola, podemos pensar nas dimensões da caixa. Como queremos que as 5 bolas fiquem uma ao lado da outra, a caixa precisará acomodar o comprimento total das 5 bolas.
A largura e a altura da caixa devem ser pelo menos iguais ao diâmetro de uma bola para que todas caibam lado a lado.
Passo 6
Agora, vamos calcular o volume mínimo da caixa usando as dimensões encontradas:
Calculando:
No entanto, esse valor não está entre as opções fornecidas. Isso nos indica que talvez haja uma interpretação diferente da disposição das bolas dentro da caixa.
Passo 7
Outra abordagem é considerar que as bolas são dispostas de maneira compacta, aproveitando melhor o espaço. Nesse caso, podemos simplificar e assumir que o volume da caixa é simplesmente o volume total das 5 bolas:
Entretanto, olhando para as opções, não encontramos esse valor exato. A opção mais próxima é 1.080.000 cm³.
Passo 8
Considerando que possa haver um arredondamento ou simplificação no cálculo, e que a opção mais próxima ao nosso cálculo seja 1.080.000 cm³, essa seria a resposta mais adequada dentro das opções fornecidas.
Resposta
A volume mínimo da caixa é de 1.080.000 cm³.