Volumen de la esfera: ¿cómo calcular?

O volumen de la esfera es el espacio ocupado por este sólido geométrico. A través del rayo de pelota — es decir, a partir de la distancia entre el centro y la superficie — es posible calcular su volumen.

Lea también: Volumen de sólidos geométricos

Resumen sobre el volumen de la esfera.

  • La esfera es un cuerpo redondo obtenido al girar un semicírculo alrededor de un eje que contiene el diámetro.

  • Todos los puntos de una esfera están a una distancia igual o menor que r del centro de la esfera.

  • El volumen de la esfera depende de la medida del radio.

  • La formula del volumen de la esfera es \(V=\frac{4·π·r^3}3\)

Video lección sobre el volumen de la esfera.

¿Qué es esfera?

Considere un punto O en el espacio y un segmento con medida r. la esfera es la sólido formado por todos los puntos que están a una distancia igual o menor que r de O. Llamamos O al centro de la esfera y r al radio de la esfera.

Representación de una esfera y su radio.

la esfera también se puede caracterizar como un sólido de revolución. Tenga en cuenta que la rotación de un semicírculo alrededor de un eje que contiene su diámetro forma una esfera:

Representación de la rotación de un semicírculo para formar una esfera.

Fórmula de volumen de esfera

Para calcular el volumen V de una esfera, usamos la siguiente fórmula, donde r es el radio de la esfera:

\(V=\frac{4·π·r^3}{3}\)

Es importante observar la unidad de medida radio para determinar la unidad de medida del volumen. Por ejemplo, si r se da en cm, entonces el volumen se debe dar en cm³.

¿Cómo calcular el volumen de la esfera?

El cálculo del volumen de la esfera depende únicamente de la medida del radio. Veamos un ejemplo.

Ejemplo: Usando la aproximación π = 3, encuentra el volumen de una pelota de baloncesto que tiene 24 centímetros de diámetro.

Como el diámetro es el doble del radio, r = 12 cm. Aplicando la fórmula para el volumen de la esfera, tenemos

\(V=\frac{4·π·12^3}3\)

\(V=\frac{4 · π·1728}3\)

\(V=6 912\cm^3\)

regiones de la esfera

Considere una esfera con centro O y radio r. Así, podemos considerar tres regiones de esta esfera:

  • La región interior está formada por los puntos cuya distancia al centro es menor que el radio. Si P pertenece a la región interior de la esfera, entonces

\(D(P, O)

  • La región superficial está formada por los puntos cuya distancia al centro es igual al radio. Si P pertenece a la región de la superficie de la esfera, entonces

\(D(P, O)=r\)

  • La región exterior está formada por los puntos cuya distancia al centro es mayor que el radio. Si P pertenece a la región interior de la esfera, entonces

\(D(P, O)>r\)

En consecuencia, los puntos en la región exterior de la esfera no pertenecen a la esfera.

Sepa mas: Casquillo esférico: sólido obtenido cuando una esfera es intersecada por un plano.

Otras fórmulas de esfera

A área de la esfera —es decir, la medida de su superficie— también tiene una fórmula conocida. Si r es el radio de la esfera, su área A se calcula por

\(A=4·π·r^2\)

En este caso, también es importante anotar la unidad de medida del radio para indicar la unidad de medida del área. Por ejemplo, si r está en cm, entonces A debe estar en cm².

Ejercicios resueltos sobre el volumen de la esfera

Pregunta 1

¿Cuál es el radio de una esfera que tiene un volumen de 108 centímetros cúbicos? (Utilice π = 3).

a) 2cm

b) 3cm

c) 4cm

d) 5cm

mi) 6cm

Resolución

alternativa b

Considere eso r es el radio de la esfera. Sabiendo que V = 108, podemos usar la fórmula para el volumen de la esfera:

\(V=\frac{4·π·r^3}3\)

\(108=\frac{4·3·r^3}3\)

\(108=4·r^3\)

\(r^3=27\)

\(r = 3\cm\)

Pregunta 2

Un antiguo depósito esférico tiene 20 metros de diámetro y un volumen V1. Se desea construir un segundo embalse, de volumen V2, con el doble del volumen del antiguo embalse. Entonces, v.2 es igual a

El) \(\frac{3000·π}{8} m^3\)

B) \(\frac{3000·π}{4} m^3\)

w) \(\frac{2000·π}{3} m^3\)

d) \(\frac{4000·π}{3} m^3\)

Es) \(\frac{8000·π}{3} m^3\)

Resolución

E alternativa.

Como el diámetro es el doble del radio, el depósito antiguo tiene un radio r = 10 metros. Por lo tanto

\(V_1=\frac{4·π·r^3}3\)

\(V_1=\frac{4·π·10^3}3\)

\(V_1=\frac{4000·π}3\ m^3\)

Por la declaración, \(V_2=2·V_1\), o sea

\(V_2=\frac{8000·π}3 m^3\)

Por María Luisa Alves Rizzo
Profesora de matemáticas

Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/matematica/volume-da-esfera.htm

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