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Esfera, fuso e cunha esférica

A esfera é uma forma tridimensional com todas as superfícies equidistantes de um centro. O fuso esférico é uma região destacada da esfera, e a cunha esférica é uma porção de esfera delimitada por dois planos que se interceptam. Essas figuras desempenham papéis importantes, sendo fundamentais na compreensão de fenômenos e cálculos em sistemas esféricos.

ESFERA

Chama-se esfera a um sólido limitado por uma superfície em que todos os pontos de um ponto interior chamado de centro.

A superfície que delimita a esfera, denomina-se: superfície esférica e qualquer segmento O̲P̲ que une o centro O com um ponto P da superfície esférica denomina-se raio da esfera.

ÁREA DA SUPERFÍCIE ESFÉRICA DE RAIO R

A área da superfície esférica é igual ao quádruplo da área do círculo máximo da esfera que tem área igual a πR2. Portanto a área da superfície esférica é:

S = 4πR2

VOLUME DA ESFERA

O Volume da esfera de raio R é igual ao produto de 43 do raio pela área do círculo de área máxima logo seu volume é dado pela fórmula:

V = 4/3 πR3

FUSO E CUNHA ESFÉRICA

Denomina-se fuso esférico a superfície gerada pela rotação de uma circunferência que gira um ângulo α menor que 2π radianos ao redor do seu diâmetro.

Chama-se cunha esférica ao sólido gerado pela rotação, de um ângulo α, menor que 2π radianos, de um semicírculo, ao redor do seu diâmetro. 

A área do fuso esférico e o volume da cunha esférica são proporcionais ao ângulo do fuso (α).

Área do fuso esférico de ângulo α radianos: Sfuso = 2αR2

Volume da cunha esférica de ângulo αα radianos: Vcunha = 2/3 αR3

SEGMENTO E CALOTA ESFÉRICA

Quando seccionamos uma esfera por um plano e um outro plano tangencia a esfera, o plano secante divide a esfera em dois segmentos esféricos, e a superfície esférica em duas calotas esféricas.

VOLUME DO SEGMENTO ESFÉRICO

De modo análogo ao volume da esfera, podemos calcular o volume do segmento esférico de altura h subtraindo um tronco de cone de altura h, de um cilindro de raio R e também altura h.

Volume do segmento esférico de altura h em uma esfera de raio R:

Vsegmento = πh²/3 (3R − h)

Área da calota esférica de altura h em uma esfera de raio R:

Vcalota = 2πRh

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