Comprimento, área, volume e capacidade

Comprimento, área, volume e capacidade aparecem em situações muito diferentes: medir a extensão de uma parede, calcular a quantidade de piso necessária para um ambiente, determinar o espaço ocupado por uma caixa ou descobrir quantos litros cabem em um reservatório.

Embora essas grandezas estejam relacionadas, elas não representam a mesma coisa. Uma medida de comprimento é linear, uma medida de área envolve duas dimensões e uma medida de volume envolve três dimensões. Compreender essa diferença é essencial para escolher corretamente as unidades, realizar conversões e resolver problemas.

Conhecimentos de base

EM13MAT307 — resolução e elaboração de problemas que envolvem o cálculo de áreas totais e volumes de prismas, pirâmides e corpos redondos em situações reais.

1. Comprimento e unidades de comprimento

O comprimento é uma grandeza utilizada para medir distâncias entre dois pontos ou dimensões lineares de um objeto.

Dependendo da situação, podemos utilizar milímetro (mm), centímetro (cm), metro (m) e quilômetro (km). A escolha da unidade depende da dimensão que desejamos medir.

Exemplo

Uma sala retangular possui 6 m de comprimento e 4 m de largura. Se quisermos apenas o lado maior, estamos trabalhando com uma medida linear: 6 m.

6 m4 m

Pratique

1. Observe a espessura representada. Qual unidade é mais adequada para registrá-la: km, m, cm ou mm?

2espessura de uma moeda

2. A parede representada possui 3,8 m de comprimento. Quantos centímetros ela possui?

3,8 m

3. Uma fita possui 245 cm de comprimento. Expresse essa medida em metros.

Ver respostas

1. Milímetro (mm).

2.

1 m = 100 cm
3,8 · 100 = 380

3,8 m = 380 cm.

3.

245 ÷ 100 = 2,45

245 cm = 2,45 m.

2. Perímetro e comprimento de contornos

O perímetro corresponde à medida total do contorno de uma figura. Para determiná-lo, somamos os comprimentos de todos os lados.

Exemplo — Cercando um terreno

Um terreno retangular possui 30 m de comprimento e 18 m de largura. Deseja-se instalar uma cerca em todo o seu contorno.

O terreno possui dois lados de 30 m e dois lados de 18 m.

P = 30 + 18 + 30 + 18
P = 96 m

Portanto, serão necessários 96 metros de cerca.

Observe que o perímetro continua sendo uma medida de comprimento. Por isso, sua unidade é metro, e não metro quadrado.

Pratique

1. Uma quadra retangular mede 25 m de comprimento e 15 m de largura. Determine seu perímetro.
2. Uma moldura quadrada possui lado de 40 cm. Qual é o comprimento total de seu contorno?
3. Um terreno retangular mede 32 m por 20 m. Serão instaladas duas voltas completas de arame em seu contorno. Quantos metros de arame serão necessários?
Ver respostas

1.

P = 25 + 15 + 25 + 15
P = 80 m

2.

P = 4 · 40
P = 160 cm

3. Primeiro calculamos uma volta:

P = 32 + 20 + 32 + 20
P = 104 m

Como serão duas voltas:

2 · 104 = 208 m

Serão necessários 208 m de arame.

3. Área e unidades quadradas

Enquanto o perímetro mede o contorno, a área mede a extensão de uma superfície. Como envolve duas dimensões, as unidades aparecem ao quadrado.

1 m1 m
1 m · 1 m = 1 m²

Por isso utilizamos unidades como mm², cm², m² e km².

Exemplo — Área de uma sala

Uma sala retangular possui 6 m de comprimento e 4 m de largura.

6 m4 m
A = comprimento · largura
A = 6 · 4
A = 24 m²

Portanto, o piso possui 24 m².

Pratique

1. Determine a área do quarto representado.

5 m3 m

2. O terreno quadrado representado possui lado de 12 m. Determine sua área.

12 m12 m

3. A sala abaixo possui área de 42 m² e largura de 6 m. Determine seu comprimento.

?6 m

4. Um painel retangular mede 2,4 m por 1,5 m. Determine sua área.

5. Um quadrado possui área de 81 m². Qual é a medida de seu lado?

Ver respostas

1. A = 5 · 3 = 15 m².

2. A = 12 · 12 = 144 m².

3. 42 = comprimento · 6, então comprimento = 42 ÷ 6 = 7 m.

4. A = 2,4 · 1,5 = 3,6 m².

5. Como 9 · 9 = 81, o lado mede 9 m.

4. Conversão de unidades de área

Nas conversões de área, precisamos considerar que estamos trabalhando com duas dimensões.

Sabemos que:

1 m = 100 cm

Um quadrado de lado 1 m também possui lados de 100 cm. Portanto:

1 m² = 100 cm · 100 cm
1 m² = 10 000 cm²

O fator 100 aparece duas vezes porque a área possui duas dimensões:

100² = 10 000
Exemplo

Uma superfície possui área de 2,5 m².

Como:

1 m² = 10 000 cm²

temos:

2,5 · 10 000 = 25 000

2,5 m² = 25 000 cm².

Pratique

1. Converta 3 m² em cm².
2. Converta 40 000 cm² em m².
3. Uma placa possui área de 1,75 m². Expresse essa área em centímetros quadrados.
Ver respostas

1.

3 · 10 000 = 30 000
3 m² = 30 000 cm²

2.

40 000 ÷ 10 000 = 4
40 000 cm² = 4 m²

3.

1,75 · 10 000 = 17 500
1,75 m² = 17 500 cm²

5. Áreas de figuras planas

Diversas situações exigem o cálculo da área de figuras planas. Algumas relações fundamentais são:

FiguraÁrea
QuadradoA = lado · lado
RetânguloA = base · altura
TriânguloA = (base · altura) ÷ 2
ParalelogramoA = base · altura
TrapézioA = (base maior + base menor) · altura ÷ 2
CírculoA = π · r²
Exemplo 1 — Área de um triângulo
18 m10 m
A = (18 · 10) ÷ 2
A = 90 m²
Exemplo 2 — Área de um círculo
5 m
A = 3,14 · 5²
A = 78,5 m²

Pratique

1. Determine a área do triângulo.

14 cm8 cm

2. Determine a área do círculo, usando π ≈ 3,14.

4 m

3. Determine a área do trapézio de bases 12 m e 8 m e altura 5 m.

8 m12 m5 m

4. Um paralelogramo possui base de 9 cm e altura de 6 cm. Determine sua área.

5. Um quadrado possui lado de 7,5 m. Determine sua área.

Ver respostas

1. A = (14 · 8) ÷ 2 = 56 cm².

2. A = 3,14 · 4² = 50,24 m².

3. A = (12 + 8) · 5 ÷ 2 = 50 m².

4. A = 9 · 6 = 54 cm².

5. A = 7,5 · 7,5 = 56,25 m².

6. Áreas de figuras compostas

Nem toda superfície possui o formato de uma única figura conhecida. Podemos decompor a figura em regiões simples, calcular cada área e depois somar ou subtrair os resultados.

Exemplo — Piso em formato de L

O piso pode ser dividido em dois retângulos.

6 m4 m3 m2 m
A₁ = 6 · 4 = 24 m²
A₂ = 3 · 2 = 6 m²
A total = 24 + 6 = 30 m²

Pratique

1. Determine a área total da figura composta.

8 m5 m3 m4 m

2. A superfície é formada por um retângulo de 10 m por 6 m e um quadrado de lado 3 m, sem sobreposição. Determine a área total.

10 m6 m3 m

3. Um piso de 12 m por 6 m possui uma região interna de 4 m por 3 m que não receberá revestimento. Determine a área revestida.

4. Três regiões retangulares têm áreas 24 m², 18 m² e 15 m². Determine a área total.

5. Uma placa de 80 cm² recebe um recorte retangular de 5 cm por 4 cm. Qual é a área restante?

Ver respostas

1. 8 · 5 + 3 · 4 = 40 + 12 = 52 m².

2. 10 · 6 + 3 · 3 = 60 + 9 = 69 m².

3. 12 · 6 − 4 · 3 = 72 − 12 = 60 m².

4. 24 + 18 + 15 = 57 m².

5. 80 − 5 · 4 = 80 − 20 = 60 cm².

7. Volume e unidades cúbicas

O volume representa o espaço ocupado por um corpo. Como envolve três dimensões, suas unidades são cúbicas: mm³, cm³, dm³ e m³.

Considere um cubo com comprimento, largura e altura iguais a 1 m:

V = 1 m · 1 m · 1 m
V = 1 m³

Como 1 m = 100 cm:

1 m³ = 100 cm · 100 cm · 100 cm
1 m³ = 1 000 000 cm³

O fator 100 aparece três vezes porque o volume envolve três dimensões.

Pratique

1. Quantos centímetros cúbicos existem em 2 m³?
2. Por que o fator de conversão entre m³ e cm³ não é apenas 100?
3. Converta 0,5 m³ em centímetros cúbicos.
Ver respostas

1.

2 · 1 000 000 = 2 000 000
2 m³ = 2 000 000 cm³

2. Porque o volume envolve três dimensões:

100 · 100 · 100 = 1 000 000

3.

0,5 · 1 000 000 = 500 000
0,5 m³ = 500 000 cm³

8. Volume de blocos retangulares e outros sólidos

Um bloco retangular possui comprimento, largura e altura. Seu volume é calculado multiplicando essas três dimensões:

V = comprimento · largura · altura
comprimentoalturalargura
Exemplo 1 — Caixa retangular

Uma caixa possui 2 m de comprimento, 1,5 m de largura e 0,8 m de altura.

2 m0,8 m1,5 m
V = 2 · 1,5 · 0,8
V = 3 · 0,8
V = 2,4 m³

O volume da caixa é 2,4 m³.

Exemplo 2 — Cilindro

Um recipiente cilíndrico possui raio interno de 2 m e altura de 3 m.

V = π · r² · h

Utilizando π ≈ 3,14:

V = 3,14 · 2² · 3
V = 3,14 · 4 · 3
V = 37,68 m³

O volume é aproximadamente 37,68 m³.

Pratique

1. Determine o volume da caixa representada.
3 m1,5 m2 m
2. Um cilindro possui raio de 1 m e altura de 4 m. Determine seu volume utilizando π ≈ 3,14.
3. A caixa representada possui volume de 24 m³. Determine sua altura.
4 mh3 mV = 24 m³
Ver respostas

1.

V = 3 · 2 · 1,5
V = 9 m³

2.

V = 3,14 · 1² · 4
V = 12,56 m³

3.

Sabemos que:

24 = 4 · 3 · h
24 = 12 · h

Dividindo por 12:

h = 24 ÷ 12
h = 2 m

9. Capacidade e sua relação com o volume

A capacidade indica quanto determinado recipiente pode conter. No cotidiano, utilizamos frequentemente litro (L) e mililitro (mL).

Volume e capacidade estão diretamente relacionados:

1 L = 1 dm³
1 mL = 1 cm³
1 m³ = 1 000 L
1 dm1 dm1 dm1 dm³ = 1 L

Por que 1 m³ corresponde a 1 000 L?

Sabemos que:

1 m = 10 dm

Então:

1 m³ = 10 dm · 10 dm · 10 dm
1 m³ = 1 000 dm³

Como 1 dm³ = 1 L:

1 m³ = 1 000 L
Exemplo

Um reservatório possui volume interno de 2,5 m³.

2,5 m³
2,5 · 1 000 = 2 500

Portanto, sua capacidade é de 2 500 L.

Pratique

1. O reservatório representado possui volume de 0,8 m³. Qual é sua capacidade em litros?
0,8 m³
2. Um recipiente possui capacidade de 350 mL. Qual é seu volume em centímetros cúbicos?
3. O reservatório representado possui capacidade de 4 500 L. Expresse essa capacidade em metros cúbicos.
4 500 L
Ver respostas

1.

0,8 · 1 000 = 800
0,8 m³ = 800 L

2.

1 mL = 1 cm³
350 mL = 350 cm³

3.

4 500 ÷ 1 000 = 4,5
4 500 L = 4,5 m³

10. Problemas envolvendo volume e capacidade

Exemplo 1 — Caixa-d'água

Uma caixa-d'água retangular possui dimensões internas de 2 m de comprimento, 1,5 m de largura e 1,2 m de altura.

2 m1,2 m1,5 m

Primeiro calculamos o volume:

V = 2 · 1,5 · 1,2
V = 3,6 m³

Agora convertemos para litros:

3,6 · 1 000 = 3 600 L

A capacidade máxima é de 3 600 L.

Exemplo 2 — Reservatório parcialmente cheio

Um reservatório possui capacidade total de 5 000 L e está com 65% de sua capacidade ocupada.

65% ocupado
65% = 0,65
5 000 · 0,65 = 3 250 L

Como 1 000 L = 1 m³:

3 250 ÷ 1 000 = 3,25 m³

O reservatório contém 3 250 L, correspondentes a 3,25 m³.

Pratique

1. O reservatório representado mede 2,5 m por 2 m por 1 m. Determine sua capacidade máxima em litros.
2,5 m1 m2 m
2. O tanque possui capacidade de 8 000 L e está com 75% de sua capacidade ocupada. Quantos litros estão armazenados?
75% de 8 000 L
3. O reservatório de 10 000 L está com 35% de sua capacidade livre. Quantos litros de água estão armazenados?
65% ocupado
Ver respostas

1.

V = 2,5 · 2 · 1
V = 5 m³

Convertendo:

5 · 1 000 = 5 000 L

2.

75% = 0,75
8 000 · 0,75 = 6 000 L

3.

Se 35% estão livres, a parte ocupada corresponde a:

100% − 35% = 65%

Então:

65% = 0,65
10 000 · 0,65 = 6 500 L

Estão armazenados 6 500 L.

11. Erros comuns

Confundir comprimento, área e volume

comprimento → unidade linear → m
área → unidade quadrada → m²
volume → unidade cúbica → m³

Portanto:

m ≠ m² ≠ m³

Usar o mesmo fator de conversão para todas as grandezas

Se:

1 m = 100 cm

então:

1 m² = 10 000 cm²
1 m³ = 1 000 000 cm³

Aplicar uma fórmula com unidades diferentes

Se uma caixa possui comprimento de 2 m, largura de 80 cm e altura de 50 cm, não devemos calcular diretamente:

2 · 80 · 50

Primeiro precisamos converter as três dimensões para uma mesma unidade.

12. Revisão e aprofundamento

Questão 1

Um terreno retangular mede 24 m de comprimento e 15 m de largura. Qual é sua área?

24 m15 m

A) 39 m²
B) 78 m²
C) 180 m²
D) 360 m²
E) 720 m²
Questão 2

Uma praça quadrada possui lado de 18 m. Quantos metros de cerca são necessários para contornar toda a praça?

A) 36 m
B) 54 m
C) 72 m
D) 162 m
E) 324 m
Questão 3

Uma superfície possui área de 4,5 m². Essa área corresponde a:

área = 4,5 m²

A) 450 cm²
B) 4 500 cm²
C) 45 000 cm²
D) 450 000 cm²
E) 4 500 000 cm²
Questão 4

Um terreno triangular possui base de 20 m e altura de 12 m. Sua área é:

A) 32 m²
B) 120 m²
C) 160 m²
D) 240 m²
E) 480 m²
Questão 5

Uma região é formada por dois retângulos que não se sobrepõem. Um deles mede 8 m por 6 m e o outro mede 4 m por 3 m. Qual é a área total?

8 m6 m4 m × 3 m

A) 48 m²
B) 52 m²
C) 56 m²
D) 60 m²
E) 72 m²
Questão 6

Uma caixa retangular possui dimensões internas de 2 m, 1,5 m e 1 m. Seu volume é:

A) 1,5 m³
B) 2 m³
C) 2,5 m³
D) 3 m³
E) 4,5 m³
Questão 7

Um reservatório possui volume interno de 4,2 m³. Sua capacidade corresponde a:

4,2 m³

A) 42 L
B) 420 L
C) 4 200 L
D) 42 000 L
E) 420 000 L
Questão 8

Um recipiente possui capacidade de 750 mL. Seu volume corresponde a:

A) 0,75 cm³
B) 7,5 cm³
C) 75 cm³
D) 750 cm³
E) 7 500 cm³
Questão 9

Uma caixa retangular mede 100 cm de comprimento, 50 cm de largura e 40 cm de altura. Qual é seu volume em litros?

100 cm40 cm50 cm

A) 20 L
B) 50 L
C) 100 L
D) 200 L
E) 2 000 L
Questão 10

Um reservatório possui capacidade de 6 000 L e está com 80% de sua capacidade ocupada. O volume de líquido armazenado é:

A) 1 200 L
B) 4 000 L
C) 4 800 L
D) 5 200 L
E) 5 800 L
Gabarito

1. Alternativa D

A área do retângulo é:

A = comprimento · largura
A = 24 · 15
A = 360 m²

2. Alternativa C

Como queremos contornar a praça, precisamos calcular o perímetro:

P = 4 · 18
P = 72 m

3. Alternativa C

1 m² = 10 000 cm²
4,5 · 10 000 = 45 000 cm²

4. Alternativa B

A = (20 · 12) ÷ 2
A = 240 ÷ 2
A = 120 m²

5. Alternativa D

A₁ = 8 · 6 = 48 m²
A₂ = 4 · 3 = 12 m²
A total = 48 + 12 = 60 m²

6. Alternativa D

V = 2 · 1,5 · 1
V = 3 m³

7. Alternativa C

1 m³ = 1 000 L
4,2 · 1 000 = 4 200 L

8. Alternativa D

1 mL = 1 cm³
750 mL = 750 cm³

9. Alternativa D

Primeiro calculamos o volume:

V = 100 · 50 · 40
V = 200 000 cm³

Como:

1 000 cm³ = 1 L

temos:

200 000 ÷ 1 000 = 200 L

10. Alternativa C

80% = 0,8
6 000 · 0,8 = 4 800 L

Portanto, o reservatório contém 4 800 L.

www.matematicafc.com - material autoral para estudo e prática.