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DESAFIO

DESCOBRINDO AS DIFERENÇAS ENTRE SÓLIDOS E
SUPERFÍCIES DE REVOLUÇÃO POR MEIO DE CORTES PLANOS



Para realizar as atividades que se seguem você vai precisar do:

  • Fotos do Acervo do LEG.
a) Pegue o cilindro de papel-cartão construído a partir do Material para Estudo de Seções Planas. Faça um corte segundo um plano paralelo à base, cortando o cilindro ao meio. Tome a parte superior e, com a tinta, pinte a borda da base obtida pelo corte e pressione-a sobre o papel. O que você observa? O mesmo ocorreria se tivesse pintado a base da parte inferior, obtida pelo corte do cilindro original?

b) Nos dois cilindros originados do corte anterior e na altura que desejar, faça novos cortes segundo planos paralelos às bases. Pinte as bordas de cada base das partes obtidas pelo corte. Pressione-as sobre o papel. O que você observa? Essas curvas são parecidas com aquelas que você obteve a partir de somente um corte do cilindro original?

c) Pegue agora o cilindro de isopor do Material para Estudo de Seções Planas e na sua altura média faça um corte paralelo à base. Tome a parte superior e com a tinta, pinte a base obtida pelo corte e pressione-a sobre o papel. O que você observa? O mesmo ocorreria com a parte inferior obtida pelo corte?

d) Nos dois cilindros de isopor originados do corte anterior e na altura que desejar, faça novos cortes paralelos à base. Pinte as bases obtidas pelos cortes e pressione-as sobre o papel. Essas formas curvas são parecidas com as que você obteve no corte do cilindro de isopor original?

e) Existem diferenças entre as formas curvas carimbadas obtidas dos dois modelos de cilindro (em papel-cartão e em isopor)? Se existem, quais são essas diferenças?

f) As figuras formadas pelos cortes do primeiro cilindro e pelos do segundo são iguais? Se não, em que diferem?

g) Observe as animações a seguir. Existem diferenças entre a do primeiro e a do segundo cilindro? Olhando para cada um dos modelos dos cilindros, você saberia dizer se os seus cortes são sempre figuras com a mesma forma?


h) Agora, imagine um cone. Qual seriam as figuras formadas por cortes planos horizontais à sua base?

i) Em que são parecidas e em que diferem as figuras formadas pelos cortes do cone e do cilindro? Tem dúvida? Então pegue o modelo do cone construído a partir do Material para o Estudo de Seções Planas e refaça as tarefas dos itens a) a f).

j) Observe as animações eletrônicas em que aparecem as representações das superfícies do cilindro e do cone. Qual é a relação entre o tamanho da figura, originada a partir de um corte do cone e a distância da base em que o corte foi feito?

  • Cortes Planos do Cilindro e do Cone.

    Você deve ter observado que em qualquer corte paralelo à base do modelo do cilindro vazado de papel-cartão, as figuras obtidas são seções planas com forma de circunferências e estas são todas iguais. Já no cilindro de isopor, as figuras obtidas são círculos iguais entre si.

    Com relação às animações, você deve ter visto que, no item (g), na animação da esquerda, o objeto gerado por um retângulo forma um cilindro com “recheio”, ou seja, um sólido de revolução. Enquanto que, na animação à direita, o objeto é gerado por uma linha poligonal retangular e com isso obtém-se a “casca” de um cilindro, ou seja, uma superfície de revolução.

    Já nas animações do item (j), você deve ter observado que o corte do cilindro, como um sólido, é um círculo e, como superfície, é uma circunferência.

    Saiba que, os cortes planos das superfícies de revolução são sempre circunferências e que os cortes planos dos sólidos de revolução são sempre círculos.

    Você deve ter imaginado que no caso do cone os cortes também são círculos, porém esses vão diminuindo à medida que os cortes vão se distanciando da base. Tal diminuição você pode perceber bem melhor a seguir, nos desenhos de um corte obtido pela secção plana vertical de um cone, ou ainda, movimentando os pontos e os seguimentos na sua representação dinâmica.

    Figura 1 Figura 2


    INSTRUÇÕES

    Observe que você pode movimentar o ponto E e o vértice C do triângulo!

    Com o mouse, clique no ponto E e arraste-o sobre o segmento CM. O que você pode concluir observando as razões AM/DE, MC/EC, MB/EF e MC/EC?

    Agora experimente mover o vértice C do triângulo e observe novamente as razões. O que você observa?


    Você deve ter observado que a medida em que o ponto E se aproxima do ponto C, o comprimento dos segmentos DE e EF diminue. Por outro lado, as razões AM/DE, MB/EF e MC/EC permanecem constantes, pois os triângulos formados são isósceles.

    Quando o corte plano horizontal é feito na altura média do cone (Figura 1), pelo Teorema de Tales, obtêm-se as seguintes razões:

    AM/DE = MC/EC ⇒ R/DE = a / a/2 e MB/EF = MC/EC ⇒ R/EF = a / a/2

    Logo, DE = EF = R/2.

    Já quando o corte encontra-se a uma distância da base correspondente a 2/3 da altura (Figura 2), obtêm-se as relações:

    AM/DE = MC/EC ⇒ R/DE = a / a/3 e MB/EF = MC/EC ⇒ R/EF = a / a/3

    Logo, DE = EF = R/3.

    Observe que os raios dos cones originados de cada corte diminuem à medida que esses vão se distanciando da base. Pois, R > R/2 > R/3 > … > R/n > … .

    Perceba que quanto mais distante da base é feito o corte, menor é a medida do raio do cone originado por este. Pois quando n → ∞ tem-se R/n → 0.
     


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Responsável:
 
Ana Maria Martensen Roland Kaleff.
Idealização:
 
Ana Maria Martensen Roland Kaleff, Bárbara Gomes Votto e Luana Sá de Azevedo.
Programação:
 
Allan Carlos dos Santos, Erick Baptista Passos, Luciano Lucas de Oliveira Júnior e Manoel Mariano Siqueira Junior.
Revisão:
 
Ana Maria Martensen Roland Kaleff e Luana Sá de Azevedo.

Elaborado no LEG - Laboratório de Ensino de Geometria da Universidade Federal Fluminense.

Sólidos de Revolução Versão 20/03/2010
Possíveis atualizações e extensões desta atividade estarão disponíveis no endereço http://www.uff.br/cdme/.
Site alternativo: http://www.cdme.im-uff.mat.br.
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