Cilindro

Bases circulares e desenvolvimento lateral

Diferencie altura, geratriz e raio em corpos de bases circulares.

Elementos e classificação

O cilindro possui duas bases circulares paralelas e congruentes, centros alinhados pelo eixo, raio r, diâmetro 2r, geratrizes e altura h perpendicular entre os planos das bases.

No cilindro reto, geratriz g=h; no oblíquo, g e h não coincidem em geral. Cilindro de revolução é o reto gerado pela rotação de um retângulo.

Altura, raio e geratriz em cilindros reto e oblíquo À esquerda, um cilindro reto tem altura coincidente com a geratriz. À direita, um cilindro oblíquo mostra a altura perpendicular às bases separada da geratriz inclinada. Em ambos, os arcos posteriores das bases inferiores são tracejados. r h = g r h g cilindro reto cilindro oblíquo
No cilindro reto, a geratriz mede a altura; no oblíquo, a altura é a distância perpendicular entre os planos das bases. Arcos posteriores ocultos aparecem tracejados. Figura ilustrativa, sem escala.

Áreas do cilindro reto

Para raio r e altura h:

A_b=πr²    A_L=2πrh    A_T=2πrh+2πr²

A_T inclui duas bases. Um reservatório aberto ou um rótulo usa apenas as superfícies indicadas.

Volume no reto e no oblíquo

V=πr²h

A fórmula vale para cilindros retos e oblíquos, desde que h seja a distância perpendicular entre as bases. Cavalieri explica a igualdade de volumes quando base e altura permanecem.

Planificação e rótulos

No cilindro reto, a superfície lateral abre-se num retângulo de lados 2πr e h. As bases são dois círculos de raio r.

Planificação do cilindro circular reto Um retângulo de comprimento dois pi r e altura h representa a superfície lateral. Dois círculos congruentes de raio r representam as bases. 2πr h r r superfície lateral base base
A superfície lateral abre-se em um retângulo de lados 2πr e h; as duas bases são círculos congruentes de raio r. Figura ilustrativa, sem escala.

Seções e cilindro equilátero

A seção axial do cilindro reto é um retângulo 2r×h. Uma seção paralela à base é um círculo congruente. Se h=2r, a seção axial é quadrada e o cilindro é chamado equilátero.

Cilindro vazado

Num tubo de raio externo R, raio interno r e altura h, o volume do material é:

V_material=π(R²−r²)h

Capacidade interna é πr²h. Área externa, área interna e bordas anulares são grandezas diferentes.

Capacidade e unidades

Reservatórios usam dimensões internas. 1 dm³=1 L e 1 cm³=1 mL. Um tanque cilíndrico de raio em metros produz volume em m³; multiplique por 1000 para litros.

Variação do nível de líquido

Num cilindro vertical de seção constante A_b, um volume acrescentado ΔV aumenta o nível em Δh=ΔV/A_b. Em deslocamento de objetos totalmente submersos, ΔV é o volume deslocado.

Condição: a relação linear do nível exige seção horizontal constante; não vale diretamente em cones ou troncos.

Pegadinhas e condições de validade

  • g=h apenas no cilindro reto.
  • A_T inclui duas bases; rótulo usa apenas A_L.
  • No tubo, volume do material não é capacidade interna.
  • Variação de nível Δh=ΔV/A_b exige seção constante.

Questões resolvidas passo a passo

1. Lata fechada

r=3 e h=5. Calcule A_L, A_T e V.

A_L=2π·3·5=30π.

A_T=30π+2π·9=48π.

V=π·9·5=45π.

2. Tubo cilíndrico

R=5, r=3 e h=10. Calcule o volume do material.

Área anular=π(25−9)=16π.

Multiplicando por h=10: V=160π.

A capacidade interna seria 90π, outra grandeza.

3. Reservatório

Raio interno 1 m e altura útil 2 m. Qual a capacidade?

V=π·1²·2=2π m³.

1 m³=1000 L.

Capacidade=2000π L.

4. Subida do nível

Despejam-se 2 L num cilindro de raio 10 cm. Quanto sobe o nível?

2 L=2000 cm³.

A_b=π·10²=100π cm².

Δh=2000/(100π)=20/π cm.

Exercícios

Fácil

1. No cilindro reto, a relação entre geratriz e altura é:

A) g=rB) g=2rC) g=hD) g²=r²+h²
Fácil

2. Para r=3 e h=5, o volume é:

A) 15πB) 30πC) 45πD) 90π
Médio

3. Para r=3 e h=5, a área total fechada é:

A) 30πB) 39πC) 48πD) 60π
Médio

4. Um cilindro reto é equilátero quando:

A) h=rB) h=2rC) h=πrD) g²=h²+r²
Médio

5. Um rótulo cobre cilindro de r=4 e h=10. Sua área é:

A) 40πB) 80πC) 112πD) 160π
Difícil

6. Tubo com R=5, r=3 e h=10 tem volume de material:

A) 80πB) 90πC) 160πD) 250π
Difícil

7. Tanque de raio 1 m e altura 2 m comporta:

A) 200π LB) 1000π LC) 2000π LD) 20000π L
Difícil

8. 2 L elevam o nível de um cilindro de raio 10 cm em:

A) 2/π cmB) 10/π cmC) 20/π cmD) 20 cm

Gabarito comentado:

1-C: A geratriz é perpendicular às bases e mede h.

2-C: πr²h=45π.

3-C: 30π+18π=48π.

4-B: A seção axial 2r×h torna-se quadrada.

5-B: A_L=2πrh=80π.

6-C: π(25−9)10=160π.

7-C: 2π m³=2000π L.

8-C: 2000/(100π)=20/π cm.

Resumo final

  • No reto, g=h; no oblíquo, em geral não.
  • A_L=2πrh e A_T=2πrh+2πr² no reto.
  • V=πr²h vale também no oblíquo com h perpendicular.
  • Seção axial quadrada caracteriza h=2r.
  • Tubo: V_material=π(R²−r²)h.