Areas Volumen Compuestos
1. Planteamiento del problema: Vamos a calcular el área superficial y el volumen de un cuerpo compuesto formado por un cilindro con un cono encima.
2. Fórmulas básicas:
- Área superficial del cilindro: $$A_c = 2\pi r h + 2\pi r^2$$ donde $r$ es el radio y $h$ la altura del cilindro.
- Volumen del cilindro: $$V_c = \pi r^2 h$$
- Área superficial del cono (sin base): $$A_{co} = \pi r l$$ donde $l$ es la generatriz del cono.
- Volumen del cono: $$V_{co} = \frac{1}{3} \pi r^2 h_{co}$$ donde $h_{co}$ es la altura del cono.
3. Importante: Para el área total del cuerpo compuesto, sumamos el área lateral del cilindro y el área lateral del cono, y sumamos la base del cilindro (ya que la base del cono está sobre el cilindro y no se cuenta dos veces).
4. Ejemplo:
- Radio $r = 3$
- Altura del cilindro $h = 5$
- Altura del cono $h_{co} = 4$
5. Calcular la generatriz del cono usando el teorema de Pitágoras:
$$l = \sqrt{r^2 + h_{co}^2} = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5$$
6. Área superficial:
- Área lateral del cilindro: $$2\pi r h = 2 \pi \times 3 \times 5 = 30\pi$$
- Área base del cilindro: $$\pi r^2 = \pi \times 3^2 = 9\pi$$
- Área lateral del cono: $$\pi r l = \pi \times 3 \times 5 = 15\pi$$
- Área total: $$30\pi + 9\pi + 15\pi = 54\pi$$
7. Volumen total:
- Volumen cilindro: $$\pi r^2 h = \pi \times 3^2 \times 5 = 45\pi$$
- Volumen cono: $$\frac{1}{3} \pi r^2 h_{co} = \frac{1}{3} \pi \times 9 \times 4 = 12\pi$$
- Volumen total: $$45\pi + 12\pi = 57\pi$$
8. Resultado final:
- Área superficial total: $$54\pi \approx 169.65$$ unidades cuadradas.
- Volumen total: $$57\pi \approx 179.07$$ unidades cúbicas.
Este ejemplo muestra cómo descomponer un cuerpo compuesto en figuras simples, aplicar fórmulas conocidas y sumar resultados para obtener área y volumen totales.