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Aula 361 — Poliedros convexos

50 min

Objetivo geral

Identificar os elementos de um poliedro (faces, arestas, vértices) e classificá-lo como convexo ou não convexo.

Objetivos específicos

  • Definir poliedro como sólido limitado por polígonos planos (faces).
  • Nomear os elementos: face, aresta (encontro de duas faces) e vértice (encontro de três ou mais arestas).
  • Definir poliedro convexo: qualquer segmento unindo dois pontos do sólido fica inteiramente dentro dele.
  • Diferenciar poliedro convexo de não convexo com exemplos concretos.

Conhecimentos prévios

  • Polígonos (elementos, convexidade), Módulo 22, Aula 332.
  • Posições relativas entre planos, Aula 358.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula361_Apresentacao.pptx.
  • Quadro/lousa e material de escrita.
  • GeoGebra 3D Calculator, para visualizar e manipular os sólidos em 3D.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: um poliedro com faces todas poligonais é sempre convexo?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Mostrar no GeoGebra 3D um poliedro em formato de estrela 3D (não convexo), com todas as faces sendo polígonos. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que "ter faces poligonais" já garante convexidade — convexidade é uma propriedade GEOMÉTRICA adicional (nenhum segmento entre dois pontos do sólido sai dele), independente do formato das faces serem polígonos.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: poliedro é um sólido limitado por polígonos planos (faces), que se encontram em arestas (segmentos), que por sua vez se encontram em vértices (pontos). Poliedro CONVEXO: qualquer segmento unindo dois pontos do sólido fica inteiramente dentro dele (como cubo, tetraedro, octaedro). Resolvendo a pergunta do Momento 2: não — o poliedro em forma de estrela tem faces poligonais mas não é convexo, pois é possível traçar um segmento entre dois de seus pontos que sai do sólido (passa pela reentrância).

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: no cubo, contar coletivamente 6 faces, 12 arestas, 8 vértices, confirmando que é convexo (visualizando no GeoGebra 3D que nenhum segmento interno sai do sólido). Em duplas: contar faces, arestas e vértices de um tetraedro (4 faces, 6 arestas, 4 vértices).

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação (fechamento circular)

Retomar a pergunta do Momento 1: não — ter faces poligonais não garante convexidade; convexidade exige que nenhum segmento entre pontos do sólido saia dele, o que pode falhar mesmo com faces poligonais (caso de reentrâncias).

Avaliação formativa

Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.

Lista de exercícios

1. O que é uma aresta de um poliedro?

Gabarito: O segmento onde duas faces se encontram.

2. O que é um vértice de um poliedro?

Gabarito: O ponto onde três ou mais arestas se encontram.

3. Quantas faces, arestas e vértices tem um cubo?

Gabarito: 6 faces, 12 arestas, 8 vértices.

4. O que define um poliedro convexo?

Gabarito: Qualquer segmento unindo dois pontos do sólido fica inteiramente dentro dele (não sai do sólido).

5. Encontre o erro: "esse sólido tem só faces poligonais, então é convexo."

Gabarito: Errado: ter faces poligonais não garante convexidade — é preciso verificar se algum segmento entre pontos do sólido sai dele (reentrâncias tornam o sólido não convexo mesmo com faces poligonais).