Volume da esfera e do cilindro: subida do nível da águaMédia–difícil
Antes da resolução
Tente a questão primeiro. Use a resolução para conferir o raciocínio, não para substituir sua tentativa.
Um recipiente cilíndrico de altura h tem água em seu interior. Ao mergulhar uma esfera de chumbo de raio R neste recipiente, a água cobre a esfera e nenhuma quantidade de água se perde, como ilustrado na figura a seguir.
Sabendo que o raio da base do cilindro é o dobro do raio da esfera, a diferença entre a altura da água antes e depois do mergulho da esfera é igual a
(A)
2R.
(B)
R.
(C)
R/3.
(D)
2R/3.
Pista
O volume que "sobe" no cilindro é exatamente o volume da esfera.
Resolução
O que você precisa saber
Volume da esfera: (4/3)πR³.
Volume do cilindro de raio r e altura H: πr²H.
INTERPRETAR
O que a questão quer de verdade: a altura H de um cilindro de raio 2R que tem o volume da esfera.
ESTRUTURAR
\frac{4}{3}\pi R^3 = \pi(2R)^2 H
ESCOLHER ESTRATÉGIA
Igualar os volumes e isolar H.
A armadilha: usar o raio do cilindro como R em vez de 2R. Isso dá \frac{4R}{3}, ou, com erros de conta, a alternativa D, a mais marcada.
CALCULAR
\frac{4}{3}\pi R^3 = 4\pi R^2 H \Rightarrow H = \frac{R}{3}.
CONFERIR
A altura h do recipiente não entra na conta, porque a água não transbordou. Com a esfera de diâmetro 2R num cilindro de diâmetro 4R, uma subida pequena (\frac{R}{3}) é coerente com a figura. Alternativa C.