Um artista plástico esculpe uma escultura a partir de um bloco de madeira de lei, em etapas. Inicialmente, esculpe um cone reto com 36 cm de altura e diâmetro da base medindo 18 cm. Em seguida, remove desse cone um cone menor, cujo diâmetro da base mede 6 cm, obtendo, assim, um tronco de cone, conforme ilustrado na figura.
Questão 166 da prova cinza do segundo dia do Enem 2023
Em seguida, perfura esse tronco de cone, removendo um cilindro reto, de diâmetro 6 cm, cujo eixo de simetria é o mesmo do cone original. Dessa forma, ao final, a escultura tem a forma de um tronco de cone com uma perfuração cilíndrica de base a base.
O tipo de madeira utilizada para produzir essa escultura tem massa igual a 0,6 g por centímetro cúbico de volume. Utilize 3 como aproximação para π.
B
O volume do cone pode ser calculado pela relação: , em que R é o raio da base maior, r o da base menor e h é a distância entre as duas bases.
Dado que as dimensões do cone menor são 18/6 = 3 vezes menor que as do grande, se a altura do cone maior é igual a 36, temos que a altura do cone pequeno é 36/3 = 12cm, o que nos leva a concluir que a altura do tronco (distância entre as bases), é igual a 36 – 12 = 24 cm.
Assim, o volume do tronco, considerando que = 3, é: (9² + 3² + 9 ⋅ 3) = 24 ⋅ 117 = 2.808cm³.
O volume do cilindro é dado pelo produto entre a área da sua base, de raio 3 cm e sua altura, de 24 cm. Logo, seu volume é: π ⋅ 3² ⋅ 24 = 3 ⋅ 3² ⋅ 24 = 648cm².
Logo, o volume da escultura é igual a 2.808 − 648 = 2.160cm².
Se cada centímetro cúbico é igual a 0,6 gramas, a massa da escultura é igual a 0,6 ⋅ 2.160 = 1.2960,6 ⋅ 2.160 = 1.296 gramas.