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Mensuração

Matemática do IGCSE · Tópico 5

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7:47

Mensuração

A Grande Pirâmide de Gizé permanece há quatro mil e quinhentos anos. Quanto pedra há dentro dela? Cerca de dois milhões e meio de metros cúbicos — e um…

Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas

Este material cobre o Tópico 5, Mensuração (medindo comprimento, área e volume). O conteúdo Básico e Avançado aqui é quase o mesmo. Na prova, algumas fórmulas são fornecidas na Lista de fórmulas, mas você ainda deve aprendê-las todas.

5.1

Unidades de medida

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
Use unidades métricas de massa, comprimento, área, volume e capacidade em situações práticas e converta quantidades em unidades maiores ou menores. As unidades incluem: • mm, cm, m, km • $\text{mm}^2$, $\text{cm}^2$, $\text{m}^2$, $\text{km}^2$ • $\text{mm}^3$, $\text{cm}^3$, $\text{m}^3$ • ml, l • g, kg. A conversão entre unidades inclui: • entre diferentes unidades de área, ex. $\text{cm}^2 \leftrightarrow \text{m}^2$ • entre unidades de volume e capacidade, ex. $\text{m}^3 \leftrightarrow \text{litres}$.

Fonte: Programa Cambridge International

Usamos unidades métricas 公制 para massa 质量 (g, kg), comprimento 长度 (mm, cm, m, km), área 面积, volume 体积 e capacidade 容量 (ml, litros — o espaço dentro de um recipiente).

Uma escada: km para m (×1000), m para cm (×100), cm para mm (×10)
Alterando unidades de comprimento: multiplicar descendo, dividir subindo

Para mudar unidades, tenha cuidado com quadrados e cubos:

  • Comprimento: $1\text{ m} = 100\text{ cm}$.
  • Área: $1\text{ m}^{2} = 100^{2} = 10\,000\text{ cm}^{2}$.
  • Volume: $1\text{ m}^{3} = 100^{3} = 1\,000\,000\text{ cm}^{3}$.
  • Capacidade: $1\text{ litre} = 1000\text{ cm}^{3}$, então $1\text{ m}^{3} = 1000$ litros.

Exemplo resolvido. Converta $3\text{ m}^{2}$ para $\text{cm}^{2}$.

$$3 \times 10\,000 = 30\,000\text{ cm}^{2}.$$
Explorar

Laboratório de escolha de unidade

Escolha a unidade que corresponde à escala de medição.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
metric/ˈmetrɪk/ 公制 gōng zhì
mass/mæs/ 质量 zhì liàng
volume/ˈvɒljuːm/ 体积 tǐ jī
capacity/kəˈpæsɪti/ 容量 róng liàng
perimeter/pəˈrɪmɪtə/ 周长 zhōu cháng
5.2

Perímetro e área de figuras básicas

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
Realize cálculos envolvendo o perímetro e a área de um retângulo, triângulo, paralelogramo e trapézio. Exceto para a área de um triângulo, as fórmulas não são fornecidas.
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
Execute cálculos envolvendo o perímetro e a área de um retângulo, triângulo, paralelogramo e trapézio. Exceto para a área de um triângulo, as fórmulas não são dadas.

Fonte: Programa Cambridge International

O perímetro 周长 é a distância total ao redor de uma figura. A área é a quantidade de espaço plano dentro dela. Aqui $b$ é a base 底 e $h$ é a altura 高 perpendicular.

Figura Área
retângulo 矩形 $\text{length} \times \text{width}$
triângulo 三角形 $\tfrac{1}{2} \times b \times h$
paralelogramo 平行四边形 $b \times h$
trapézio 梯形 $\tfrac{1}{2}(a + b)h$, onde $a$ e $b$ são os dois lados paralelos
Um retângulo, triângulo, paralelogramo e trapézio com suas bases, alturas e lados paralelos marcados, cada um com sua fórmula de área
Área das figuras básicas; $b$ é a base, $h$ a altura perpendicular, e $a$, $b$ os dois lados paralelos de um trapézio.

Exemplo resolvido. Um trapézio tem lados paralelos $6\text{ cm}$ e $10\text{ cm}$, e altura $4\text{ cm}$. Encontre sua área.

$$\tfrac{1}{2}(6 + 10) \times 4 = \tfrac{1}{2} \times 16 \times 4 = 32\text{ cm}^{2}.$$
Explorar

Laboratório de escalonamento de área

área = lado^2

Alterar o comprimento do lado e ver por que a área cresce quadraticamente.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
length/leŋθ/ 长度 cháng dù
area/ˈeərɪə/ 面积 miàn jī
base/beɪs/ 底 dǐ
5.3

Círculos

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Realize cálculos envolvendo a circunferência e a área de uma circunferência. As respostas podem ser solicitadas em termos de $\pi$.
2 Realize cálculos envolvendo comprimento de arco e área de setor como frações da circunferência e área de uma circunferência, onde o ângulo do setor é um fator de $360^\circ$. As fórmulas são fornecidas na Lista de fórmulas.
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Execute cálculos envolvendo a circunferência e a área de um círculo. As respostas podem ser pedidas em termos de $\pi$. As fórmulas estão dadas na Lista de fórmulas.
2 Execute cálculos envolvendo comprimento de arco e área de setor como frações da circunferência e área de um círculo. Inclui setores menores e maiores.

Fonte: Programa Cambridge International

Para um círculo 圆 com raio 半径 $r$ (e diâmetro 直径 $d = 2r$):

Um círculo com raio r; circunferência = πd e área = πr²
Um círculo: circunferência = pi d e área = pi r squared
$$\text{circumference} = 2\pi r = \pi d, \qquad \text{area} = \pi r^{2}.$$

A circunferência 圆周 é a distância ao redor do círculo.

Exemplo resolvido. Um círculo tem raio $7\text{ cm}$. Encontre sua circunferência e área (deixe $\pi$ na resposta).

$$\text{circumference} = 2\pi \times 7 = 14\pi\text{ cm}, \qquad \text{area} = \pi \times 7^{2} = 49\pi\text{ cm}^{2}.$$
Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
circle/ˈsɜːkl/ 圆 yuán
radius/ˈreɪdɪəs/ 半径 bàn jìng
diameter/daɪˈæmɪtə/ 直径 zhí jìng
circumference/sɜːˈkʌmfrəns/ 圆周 yuán zhōu
5.3

Arcos e setores

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Realize cálculos envolvendo a circunferência e a área de uma circunferência. As respostas podem ser solicitadas em termos de $\pi$.
2 Realize cálculos envolvendo comprimento de arco e área de setor como frações da circunferência e área de uma circunferência, onde o ângulo do setor é um fator de $360^\circ$. As fórmulas são fornecidas na Lista de fórmulas.
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Execute cálculos envolvendo a circunferência e a área de um círculo. As respostas podem ser pedidas em termos de $\pi$. As fórmulas estão dadas na Lista de fórmulas.
2 Execute cálculos envolvendo comprimento de arco e área de setor como frações da circunferência e área de um círculo. Inclui setores menores e maiores.

Fonte: Programa Cambridge International

Um arco 弧 é parte da circunferência. Um setor 扇形 é uma "fatia de pizza" entre dois raios. Se o ângulo do setor for $\theta$, o arco e o setor representam essa fração $\dfrac{\theta}{360}$ do círculo inteiro:

$$\text{arc length} = \frac{\theta}{360} \times 2\pi r, \qquad \text{sector area} = \frac{\theta}{360} \times \pi r^{2}.$$
Um setor sombreado de um círculo com o ângulo central theta, um raio r, e o arco ao longo de sua borda curva
Um setor é a fração $\tfrac{\theta}{360}$ do círculo inteiro, portanto seu arco e área são essa mesma fração da circunferência e da área total.

Uma fatia pequena é um setor menor 小扇形; a parte restante grande é um setor maior 大扇形.

Exemplo resolvido. Encontre o comprimento do arco 弧长 e a área de um setor com ângulo $90^{\circ}$ e raio $8\text{ cm}$.

A fração é $\dfrac{90}{360} = \dfrac{1}{4}$, então

$$\text{arc} = \tfrac{1}{4} \times 2\pi \times 8 = 4\pi\text{ cm}, \qquad \text{area} = \tfrac{1}{4} \times \pi \times 8^{2} = 16\pi\text{ cm}^{2}.$$
Explorar

Arcos & setores

s = rθ · A = ½r²θ

Um ângulo maior ou raio maior significa um arco mais longo e uma área de setor maior.

Explorar

Comprimento de arco e área do setor

Altere o ângulo e o raio e leia o comprimento de arco e a área do setor — uma fração do círculo inteiro.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
arc/ɑːk/ 弧 hú
sector/ˈsektə/ 扇形 shàn xíng
minor sector/ˈmaɪnə ˈsektə/ 小扇形 xiǎo shàn xíng
major sector/ˈmeɪdʒə ˈsektə/ 大扇形 dà shàn xíng
arc length/ɑːk leŋθ/ 弧长 hú zhǎng
5.4

Área superficial e volume de sólidos

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
Realize cálculos e resolva problemas envolvendo a área de superfície e o volume de um: • paralelepípedo • prisma • cilindro • esfera • pirâmide • cone. As respostas podem ser solicitadas em termos de $\pi$. As seguintes fórmulas são fornecidas na Lista de fórmulas: • área lateral de um cilindro • área lateral de um cone • área de superfície de uma esfera • volume de um prisma • volume de uma pirâmide • volume de um cilindro • volume de um cone • volume de uma esfera. O termo prisma refere-se a qualquer sólido com seção transversal uniforme, ex. um setor cilíndrico.

Fonte: Programa Cambridge International

As pirâmides de Gizé
As pirâmides de Gizé são pirâmides de base quadrada — um sólido 3D.

A área superficial 表面积 é a área total de todas as faces externas. O volume é o espaço interno. Para estes sólidos ($r$ = raio, $h$ = altura):

Sólido Volume Área superficial
paralelepípedo retângulo 长方体 $\text{length} \times \text{width} \times \text{height}$ some as seis faces
prisma 棱柱 (área da seção transversal 横截面) $\times$ comprimento —
cilindro 圆柱 $\pi r^{2} h$ $2\pi r h$ (área lateral 侧面积) $+\, 2\pi r^{2}$
pirâmide 棱锥 $\tfrac{1}{3} \times \text{base area} \times h$ —
cone 圆锥 $\tfrac{1}{3}\pi r^{2} h$ $\pi r l$ (curvo) $+\, \pi r^{2}$, onde $l$ é a altura oblíqua 斜高
esfera 球 $\tfrac{4}{3}\pi r^{3}$ $4\pi r^{2}$
Um paralelepípedo retângulo, cilindro, cone e esfera desenhados em 3D com suas dimensões de raio, altura, comprimento e altura oblíqua rotuladas
Sólidos comuns e as dimensões ($r$, $h$, $\ell$, oblíquo $l$) usadas em suas fórmulas de volume e área superficial.

Exemplo resolvido. Um cilindro tem raio $5\text{ cm}$ e altura $10\text{ cm}$. Encontre seu volume e área superficial total (em termos de $\pi$).

$$\text{volume} = \pi \times 5^{2} \times 10 = 250\pi\text{ cm}^{3}.$$
$$\text{surface area} = 2\pi(5)(10) + 2\pi(5)^{2} = 100\pi + 50\pi = 150\pi\text{ cm}^{2}.$$
Explorar

Laboratório de escalonamento de volume

a área de superfície cresce com a escala^2

Alterar a escala de comprimento e ver o volume crescer mais rápido que a área de superfície.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
height/haɪt/ 高 gāo
rectangle/ˈrektæŋɡl/ 矩形 jǔ xíng
triangle/ˈtraɪæŋɡl/ 三角形 sān jiǎo xíng
parallelogram/ˌpærəˈleləɡræm/ 平行四边形 píng xíng sì biān xíng
trapezium/trəˈpiːzɪəm/ 梯形 tī xíng
surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 表面积 biǎo miàn jī
cuboid/ˈkjuːbɔɪd/ 长方体 cháng fāng tǐ
prism/ˈprɪzəm/ 棱柱 léng zhù
cross-section/krɒs ˈsekʃn/ 横截面 héng jié miàn
cylinder/ˈsɪlɪndə/ 圆柱 yuán zhù
curved surface area/kɜːvd ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 侧面积 cè miàn jī
pyramid/ˈpɪrəmɪd/ 棱锥 léng zhuī
cone/kəʊn/ 圆锥 yuán zhuī
slant height/slænt haɪt/ 斜高 xié gāo
sphere/sfɪə/ 球 qiú
5.5

Figuras compostas e partes de figuras

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Realize cálculos e resolva problemas envolvendo perímetros e áreas de: • figuras compostas • partes de figuras. As respostas podem ser solicitadas em termos de $\pi$.
2 Realize cálculos e resolva problemas envolvendo áreas de superfície e volumes de: • sólidos compostos • partes de sólidos. Ex. encontre o volume de metade de uma esfera.
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Realize cálculos e resolva problemas envolvendo perímetros e áreas de: • figuras compostas • partes de figuras. As respostas podem ser solicitadas em termos de $\pi$.
2 Execute cálculos e resolva problemas envolvendo áreas superficiais e volumes de: • sólidos compostos • partes de sólidos. p.ex. encontre a área superficial e o volume de um tronco.

Fonte: Programa Cambridge International

Contêineres de envio empilhados
Contêineres empilhados são paralelepípedos retangulares; o volume é comprimento vezes largura vezes altura.

Uma figura composta 组合图形 é feita unindo ou cortando formas simples. Divida-a em partes que você conhece, depois some ou subtraia.

Para "partes" de um círculo ou sólido, pegue a fração correta. Por exemplo, uma hemisfério 半球 (metade de uma esfera) tem volume

$$\tfrac{1}{2} \times \tfrac{4}{3}\pi r^{3} = \tfrac{2}{3}\pi r^{3}.$$

Um frusto 平截头体 é um cone ou pirâmide com seu topo cortado; encontre seu volume subtraindo o pequeno cone superior do cone inteiro.

Exemplo resolvido. Encontre a área de uma figura formada por um retângulo $8\text{ cm} \times 5\text{ cm}$ com um semicírculo de diâmetro $5\text{ cm}$ em uma extremidade.

Um retângulo 8 por 5 com um semicírculo de diâmetro 5 anexado à sua extremidade direita
Divida uma figura composta em partes que você conhece — aqui um retângulo mais um semicírculo — e depois some as áreas.

O semicírculo tem raio $2.5\text{ cm}$:

$$\text{area} = 8 \times 5 + \tfrac{1}{2}\pi (2.5)^{2} = 40 + 3.125\pi \approx 49.8\text{ cm}^{2}.$$
Explorar

Rota de forma composta

Dividir uma forma composta em partes simples, depois recombinar.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
compound shape/ˈkɒmpaʊnd ʃeɪp/ 组合图形 zǔ hé tú xíng
hemisphere/ˈhemɪsfɪə/ 半球 bàn qiú
frustum/ˈfrʌstəm/ 平截头体 píng jié tóu tǐ
5.5

Dicas de prova

  • Combine a fórmula à forma: a área de um círculo é $\pi r^2$, a circunferência é $\pi d$ (ou $2\pi r$) — não as misture.
  • Mantenha as unidades consistentes, e lembre-se que unidades de área são elevadas ao quadrado e unidades de volume ao cubo (ex. $1\text{ m}^2 = 10\,000\text{ cm}^2$).
  • Para um arco ou setor, pegue a fração $\frac{\theta}{360}$ da circunferência ou área total.
  • A área superficial é a soma de todas as faces — desenhe a planificação se estiver inseguro. Deixe a resposta em termos de $\pi$ apenas se a questão permitir.

Aulas interativas sobre este tópico

Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.

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