Cubo
Um cubo é um sólido geométrico tridimensional, também chamado de hexaedro regular, formado por seis faces quadradas congruentes (ou seja, de mesmo tamanho). Todas as arestas do cubo têm o mesmo comprimento e seus ângulos internos são todos retos (90°).
Um exemplo de cubo no cotidiano são os dados de jogos. As características do cubo são:
- Faces: 6 faces quadradas.
- Vértices: 8 pontos onde as arestas se encontram.
- Arestas: 12 arestas, todas de mesmo comprimento.
- Simetria: é altamente simétrico, com múltiplos planos de simetria.
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Planificação do cubo
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Para compreender melhor a estrutura de um cubo, é útil estudá-lo de forma plana. A planificação de um cubo é a representação bidimensional de suas faces, permitindo visualizar como elas se conectam no espaço tridimensional.
Um cubo possui 6 faces, ao "desdobrá-las", podemos formar várias configurações planas. Cada planificação consiste em seis quadrados dispostos de maneira que possam ser dobrados para recriar o cubo.
A planificação mais comum do cubo é uma cruz formada por cinco quadrados dispostos em linha e um adicional ligado ao centro. Existem outras planificações possíveis, desde que as seis faces estejam conectadas de forma que possam ser dobradas para formar o cubo.
Fórmulas do cubo e como calcular
As propriedades geométricas do cubo podem ser descritas matematicamente com fórmulas que relacionam seu comprimento de aresta (a²) com a área, o volume e a diagonal.
Área da superfície do cubo
A área total do cubo é a soma das áreas de todas as suas faces. Como cada face é um quadrado de lado a, a área de uma única face é
A= 6 a²
Exemplo: um cubo tem arestas de 4 cm. Qual é a área total de sua superfície?
- Comprimento da aresta (a) = 4 cm
- Área de uma face = a² = 4² = 16 cm²
- Área total = 6 x a² = 6 x 16 = 96 cm²
A área total do cubo é 96 cm².
Volume do cubo
O volume do cubo é o espaço tridimensional que ele ocupa. Para calcular, basta elevar o comprimento da aresta ao cubo (a³):
V = a³
Exemplo: um cubo tem arestas de 3 cm. Qual é o volume?
- Comprimento da aresta (a) = 3 cm
- Volume = a³ = 3³ = 23 cm³
O volume do cubo é 27 cm³.
Comprimento diagonal do cubo
A diagonal do cubo é a linha que conecta dois vértices opostos, passando pelo interior da figura. Para calcular o comprimento da diagonal, usamos a fórmula:
d = a √3
Essa fórmula deriva do Teorema de Pitágoras aplicado no espaço tridimensional, considerando as dimensões do cubo.
Exemplo: um cubo tem arestas de 6 cm. Qual é o comprimento de sua diagonal?
- Comprimento da aresta (a) = 6 cm
- Diagonal = a√3 = 6√3 ≈10,39cm
O comprimento da diagonal do cubo é aproximadamente 10,39 cm.
Exercícios sobre cubo
Exercício 1
Um cubo possui arestas medindo 5 cm. Calcule a área total de sua superfície.
a) 150 cm².
b) 140 cm².
c) 135 cm².
d) 142 cm².
Exercício 2
Uma caixa cúbica tem um volume de 64 cm³. Qual é o comprimento de suas arestas?
a) 4 cm.
b) 2 cm.
c) 3 cm.
d) 16 cm.
Exercício 3
Se as arestas de um cubo medem 10 cm, qual é o comprimento da diagonal desse cubo?
a) 21,32 cm.
b) 21 cm.
c) 17 cm.
d) 17,32 cm.
Exercício 4
Uma embalagem cúbica tem arestas medindo 12 cm. Determine:
- A área total necessária para revestir a embalagem.
- O volume interno disponível.
a) A = 860 cm² e V = 1720 cm³
b) A = 862 cm² e V = 1828 cm³
c) A = 864 cm² e V = 1728 cm³
d) A = 854 cm² e V = 1728 cm³
Exercício 5
Um cubo tem área total de superfície igual a 216 cm². Determine:
- O comprimento de suas arestas.
- O volume do cubo.
a) O comprimento das arestas é 12 cm e o volume do cubo é 216 cm³.
b) O comprimento das arestas é 12 cm e o volume do cubo é 210 cm³.
c) O comprimento das arestas é 3 cm e o volume do cubo é 210 cm³.
d) O comprimento das arestas é 6 cm e o volume do cubo é 216 cm³.
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