Prismas

Áreas, volume e seções

Diferencie altura, aresta lateral e medidas da base.

Elementos, classificação e altura

Um prisma possui duas bases poligonais paralelas e congruentes. As demais faces são paralelogramos; suas interseções formam arestas das bases e arestas laterais.

No prisma reto, as arestas laterais são perpendiculares às bases e medem a altura h. No oblíquo, a aresta lateral não coincide, em geral, com h. Prisma regular é o prisma reto cuja base é um polígono regular.

Altura em prismas reto e oblíquoNo prisma reto, uma aresta lateral é perpendicular às bases e mede h. No prisma oblíquo, a aresta lateral g é inclinada e a altura h é um segmento perpendicular entre os planos das bases.h = gprisma retohgprisma oblíquo: g ≠ h
A altura h é sempre a distância perpendicular entre os planos das bases. Figura ilustrativa, sem escala.

Contagem e nomenclatura

O nome vem da base: triangular, quadrangular, pentagonal etc. Para base n-gonal:

V = 2n    A = 3n    F = n + 2

Há 2n vértices nas bases, 2n arestas das bases mais n laterais, e n faces laterais mais duas bases.

Área da base antes do sólido

A_b é a área de uma base e P_b é seu perímetro. Calcule A_b com geometria plana: triângulo, retângulo, hexágono regular ou decomposição.

Em base regular de lado ℓ e apótema ap, A_b=P_b·ap/2. Não confunda apótema da base com altura do prisma.

Áreas do prisma reto

Para prisma reto, cada face lateral é um retângulo com altura h. Somando suas larguras, obtém-se P_b:

A_L = P_bh    A_T = P_bh + 2A_b

A_L é a área lateral e A_T inclui as duas bases. A fórmula A_L=P_bh não deve ser transferida automaticamente ao prisma oblíquo, cujas faces laterais não têm altura h.

Volume e Princípio de Cavalieri

Para prismas retos ou oblíquos:

V = A_bh

h é a distância perpendicular entre os planos das bases. Pelo Princípio de Cavalieri, prismas com áreas de base iguais, mesma altura e seções paralelas às bases de mesma área têm volumes iguais, mesmo que um seja oblíquo.

Diagonais e Pitágoras em prismas retos

Uma diagonal de face permanece numa face; a diagonal espacial liga vértices que não pertencem a uma mesma face. Em prismas retos, escolha uma seção retangular ou um triângulo perpendicular e aplique Pitágoras sucessivamente.

A fórmula √(a²+b²+c²) é específica do paralelepípedo reto-retângulo. Num prisma qualquer, primeiro descubra a diagonal adequada da base.

Planificação do prisma reto

A planificação lateral contém n retângulos de altura h, cujas larguras são os lados da base, além de duas bases congruentes. Ela permite distinguir embalagem fechada, sem tampa ou aberta em faces indicadas.

Planificação compatível de um prisma triangular retoUma faixa de três retângulos tem larguras a, c e b, exatamente iguais aos três lados do triângulo retângulo anexado. Todos os retângulos têm altura h.acbhabclarguras laterais = lados a, c e b
As larguras dos retângulos correspondem aos lados da base; a altura comum é h. Figura ilustrativa, sem escala.

Seções, capacidade e sólidos vazados

Uma seção paralela às bases é congruente à base. Seções perpendiculares dependem da direção do corte; uma seção diagonal deve ser identificada numa configuração específica.

Capacidade usa o volume interno. Em uma peça vazada de altura uniforme, subtraia áreas de seção antes de multiplicar por h: V_material=(A_externa−A_interna)h. Converta 1 dm³=1 L e 1 cm³=1 mL.

Pegadinhas e condições de validade

  • Aresta lateral só é igual à altura no prisma reto.
  • A_L=P_bh é fórmula do prisma reto; o volume A_bh vale também no oblíquo com h perpendicular.
  • Área total de embalagem fechada possui duas bases; caixa sem tampa não.
  • Não use diagonal de paralelepípedo em prisma cuja base não seja retangular.

Questões resolvidas passo a passo

1. Prisma triangular

Base triangular retângula com catetos 6 e 8, hipotenusa 10, e altura do prisma 12. Calcule A_T e V.

A_b=6·8/2=24 e P_b=6+8+10=24.

A_L=P_bh=24·12=288.

A_T=288+2·24=336 e V=24·12=288.

2. Prisma hexagonal regular

Lado da base 2 e h=10. Calcule o volume.

Um hexágono regular é formado por 6 triângulos equiláteros.

A_b=6·(2²√3/4)=6√3.

V=A_bh=60√3.

3. Tanque e capacidade

Um tanque prismático reto tem base 80 cm×50 cm e altura interna 60 cm. Qual a capacidade?

V=80·50·60=240 000 cm³.

Como 1 000 cm³=1 L, divida por 1 000.

Capacidade=240 L.

4. Peça vazada

Um tubo prismático tem seção externa 8×6, interna 6×4 e comprimento 10.

Área externa=48 e interna=24.

Área de material na seção=48−24=24.

V_material=24·10=240 unidades cúbicas.

Exercícios

Fácil

1. Um prisma pentagonal possui quantos vértices?

A) 5B) 7C) 10D) 15
Fácil

2. Num prisma reto com P_b=12 e h=5, a área lateral é:

A) 17B) 30C) 60D) 120
Médio

3. Um prisma hexagonal regular tem lado da base 2 e h=10. Seu volume é:

A) 20√3B) 30√3C) 60√3D) 120√3
Médio

4. Um prisma oblíquo tem A_b=20 e altura perpendicular 7. Seu volume é:

A) 27B) 70C) 140D) depende da aresta lateral
Médio

5. Um reservatório interno mede 8 dm×5 dm×6 dm. Sua capacidade é:

A) 19 LB) 40 LC) 240 LD) 2400 L
Difícil

6. Uma peça prismática de comprimento 10 tem seção externa 8×6 e vazado interno 6×4. O volume de material é:

A) 120B) 240C) 360D) 480
Difícil

7. Num prisma reto de base quadrada de lado 6 e altura 8, a diagonal espacial mede:

A) 10B) 2√34C) 4√13D) 14
Difícil

8. Uma cobertura em forma de prisma oblíquo tem área da base 20 m². A aresta lateral mede 10 m e forma 30° com o plano da base. O volume é:

A) 100 m³B) 100√3 m³C) 200 m³D) 200√3 m³

Gabarito comentado:

1-C: V=2n=10.

2-C: A_L=P_bh=12·5=60.

3-C: A_b=6√3 e V=60√3.

4-C: V=A_bh=20·7=140, também no oblíquo.

5-C: V=240 dm³=240 L.

6-B: (48−24)·10=240.

7-B: D²=6²+6²+8²=136, então D=2√34.

8-A: A altura perpendicular é 10·sen30°=5; então V=A_bh=20·5=100 m³.

Resumo final

  • Altura é a distância perpendicular entre as bases.
  • No reto, aresta lateral=h; no oblíquo, em geral não.
  • Para prisma reto: A_L=P_bh e A_T=A_L+2A_b.
  • Para qualquer prisma: V=A_bh.
  • Seções paralelas às bases são congruentes; vazados usam diferença de áreas de seção.