Questão 155, caderno azul do ENEM 2015

Uma empresa de telefonia celular possui duas antenas que serão por uma nova, mais potente. As áreas de cobertura das antenas que serão substituídas são círculos de raio 2 km, cujas circunferências se tangenciam no ponto O, como mostra a figura.

Questão 155 - ENEM 2015 - Questão 155,Geometria Plana

O ponto O indica a posição da nova antena, e sua região de cobertura será um círculo cuja circunferência tangenciará externamente as circunferências das áreas de cobertura menores.

Com a instalação da nova antena, a medida da área de cobertura, em quilômetros quadrados, foi ampliada em

A) 8π.

B) 12π.

C) 16π.

D) 32π.

E) 64π.

Resolução em texto

Matérias Necessárias: Geometria Plana (Círculos e Tangências)

Nível da Questão: Médio (ENEM 2015)

✅ Gabarito: A) 8π

🎯 Tema/Objetivo Geral: Determinar o acréscimo na área de cobertura ao trocar duas antenas de raio 2 km por uma nova de raio ajustado para tangenciar externamente as antigas.


Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo

1.1 Retomar o Comando
📌 “Com a instalação da nova antena, a medida da área de cobertura … foi ampliada em ____?”

1.2 O que está sendo pedido?
📌 Calcular a diferença entre a área do novo círculo de cobertura e a soma das áreas dos dois círculos antigos.

1.3 Objetivo Cristalino
📌

  1. Encontrar a área total antiga: 2 círculos de raio 2 km.
  2. Determinar o raio do novo círculo (centro em O, tangencia externa aos antigos).
  3. Calcular a área nova e subtrair a antiga.

1.4 Palavras-Chave
📌 “raio 2 km”, “circunferências tangenciam em O”, “nova antena tangencia externamente”

1.5 ✔ Pergunta de Atenção

Você se recorda que, em tangência externa, a distância entre centros = diferença de raios? Aqui o centro do novo círculo está em O, que é ponto de tangência, logo o raio novo = raio antigo + distância(O, centro antigo) = 2 + 2 = 4 km.


Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários

  • 📌 Área de um círculo: A = π · R², onde R é o raio.
  • 📌 Tangência externa (centro do novo círculo em O):
    • Centro do círculo antigo está a 2 km de O.
    • Para tocar externamente, R_novo − 2 = 2 ⇒ R_novo = 4 km.

❓ Dúvida Comum

“Por que somar raios em vez de subtrair?”
✔ Porque a nova antena envolve o círculo antigo por fora; a circunferência maior “abraça” a menor, ficando fora dela.


Passo 3: Tradução e Interpretação do Raciocínio

  1. Antigos: dois círculos de raio 2 km.
  2. Novo: um círculo de raio 4 km (centro em O, tangencia externa).
  3. Calcular:
    • Área antiga total = 2 × área(raio 2)
    • Área nova = área(raio 4)
    • Acréscimo = Área nova − Área antiga total

Passo 4: Cálculos Detalhados

  1. Área de um círculo antigo
    A₁ = π · 2² = π · 4 = 4π
  2. Área total antiga (duas antenas)
    A_antiga = 2 × 4π = 8π
  3. Área do novo círculo
    A_nova = π · 4² = π · 16 = 16π
  4. Diferença (acréscimo)
    ΔA = A_nova − A_antiga = 16π − 8π = 8π

Passo 5: Análise das Alternativas

A) 8π

  • Corresponde exatamente ao cálculo 16π − 8π. ✅

B) 12π

  • Seria se o novo raio fosse ≈√( (8π+8π)/π ) = √16, mas não é o caso. ❌

C) 16π

  • Equivale apenas à área nova, sem subtrair a antiga. ❌

D) 32π

  • Dobro de 16π, incorreto. ❌

E) 64π

  • Área de um círculo de raio 8 km, longe da configuração. ❌

Passo 6: Conclusão e Justificativa Final

6.1 Resumo do Raciocínio
📌 Dois círculos de raio 2 km (área 8π) são substituídos por um de raio 4 km (área 16π), ampliando em 16π − 8π = 8π.

6.2 Alternativa Correta
✅ A) 8π

6.3 🔍 Resumo Final
Em coberturas circulares tangentes em um ponto, o novo raio é a soma dos raios antigos. A diferença de áreas segue π(R² − r²), aqui π(16 − 8) = 8π.

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