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Exercícios sobre ângulos notáveis (com respostas explicadas)

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

Os ângulos notáveis são os de 30°, 45° e 60°. Eles são amplamente utilizados em diversas situações. No triângulo retângulo, com as razões trigonométricas, os utilizamos para determinar medidas desconhecidas.

Questão 1

Um arquiteto está projetando uma rampa de acesso de cargas em um edifício público. Para este projeto específico, o arquiteto optou por uma rampa com inclinação de 30° para vencer um desnível de 3 metros de altura.

Considerando que sen 30° = 0,5, cos 30° ≈ 0,87 e tg 30° ≈ 0,58, qual será o comprimento horizontal que essa rampa ocupará?

A) 1,74 m

B) 2,61 m

C) 5,17 m

D) 6,00 m

E) 3,46 m

Gabarito explicado

Temos um triângulo retângulo onde:

  • Altura (cateto oposto) = 3 m
  • Ângulo de inclinação = 30°

Vamos encontrar o comprimento horizontal (cateto adjacente) ao ângulo de 30°.

Devemos escolher a relação trigonométrica adequada. Como não há informação sobre a hipotenusa, utilizamos a tangente.

tg espaço 30 sinal de grau igual a numerador cateto espaço oposto sobre denominador cateto espaço adjacente fim da fraçãotg espaço 30 sinal de grau igual a numerador altura sobre denominador comprimento espaço horizontal fim da fração

Substituindo os valores:

0 vírgula 58 igual a 3 sobre xx igual a numerador 3 sobre denominador 0 vírgula 58 fim da fraçãox aproximadamente igual 5 vírgula 17 espaço m

Ainda com dúvidas? Pergunta ao Ajudante IA do Toda Matéria

Questão 2

Em projetos de engenharia civil e telecomunicações, é fundamental conhecer a altura de estruturas como torres e edifícios. O método mais comum para medições indiretas de altura envolve a trigonometria, utilizando o ângulo de elevação e uma distância conhecida.

Um técnico de manutenção precisa determinar a altura H de uma torre de transmissão. Para isso, ele utiliza um teodolito (instrumento para medir ângulos) e realiza duas medições em um terreno plano e horizontal, alinhado com a base da torre.

  1. A partir de um ponto A no solo, ele mede um ângulo de elevação de 60º até o topo da torre.
  2. Em seguida, ele se afasta 10 metros em linha reta, chegando ao ponto B. Do B, o ângulo de elevação para o topo da torre é de 30º.

Assumindo que a altura do teodolito é desprezível e que os pontos de medição e a base da torre estão no mesmo plano horizontal, qual é a altura H da torre, em metros?

A) 10 raiz quadrada de 3 m

B) 5 raiz quadrada de 3 m

C) 10 m

D) 15 m

E) 20 raiz quadrada de 3 m

Gabarito explicado

O problema pode ser modelado usando dois triângulos retângulos formados pela altura da torre H, a distância da base da torre aos pontos de medição e a linha de visada (hipotenusa).

Seja x a distância entre o ponto A e a base da torre. A distância entre o ponto B e a base da torre será x + 10.

Passo 1: Montar as equações trigonométricas.

Usamos a função tangente, que relaciona a altura (cateto oposto) com a distância horizontal (cateto adjacente) em cada triângulo:

tan espaço reto teta igual a numerador cateto espaço oposto espaço sobre denominador cateto espaço adjacente fim da fração

Triângulo 1 (Ponto A com ângulo de 60º):

tan espaço 60 igual a reto H sobre reto xraiz quadrada de 3 igual a reto H sobre reto xreto H igual a reto x raiz quadrada de 3 espaço reto m

Triângulo 2 (Ponto B com ângulo de 30º):

tan espaço 30 igual a numerador reto H sobre denominador reto x mais 10 fim da fraçãonumerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 3 fim da fração igual a numerador reto H sobre denominador reto x mais 10 fim da fração3 reto H igual a parêntese esquerdo reto x mais 10 parêntese direito raiz quadrada de 3 espaço reto mreto H igual a numerador parêntese esquerdo reto x mais 10 parêntese direito raiz quadrada de 3 espaço reto m sobre denominador 3 fim da fração

Passo 2: Resolver o sistema de equações.

Igualando a Expressão (I) e a Expressão (II), pois ambas representam a altura H:

x raiz quadrada de 3 igual a numerador parêntese esquerdo reto x mais 10 parêntese direito raiz quadrada de 3 espaço reto m sobre denominador 3 fim da fração

Resolvendo para x:

3 x igual a x mais 103 x menos x igual a 102 x igual a 10x igual a 10 sobre 2x igual a 5

Passo 3: Encontrar a altura H.

Substituímos o valor de x em uma das equações.

reto H igual a reto x raiz quadrada de 3reto H igual a 5 raiz quadrada de 3 espaço reto m

Questão 3

Uma empresa de energia renovável está instalando painéis solares no telhado de uma residência. Para maximizar a captação de energia solar em uma determinada região do Brasil, os painéis devem formar um ângulo de 45° com a horizontal.

Se cada painel tem 2 metros de comprimento e será apoiado por uma estrutura metálica, qual deverá ser a altura aproximada do suporte na extremidade mais elevada do painel?

Considere sen 45° = cos 45° ≈ 0,71 e tg 45° = 1.

A) 0,71 m

B) 1,00 m

C) 1,42 m

D) 1,73 m

E) 2,00 m

Gabarito explicado

Temos um triângulo retângulo onde:

  • Hipotenusa (comprimento do painel) = 2 m
  • Ângulo = 45°

Queremos encontrar: altura (cateto oposto)

Escolher a relação trigonométrica:

s e n espaço 45 sinal de grau igual a numerador c a t e t o espaço o p o s t o sobre denominador espaço h i p o t e n u s a espaço espaço fim da fraçãos e n espaço 45 sinal de grau igual a numerador a l t u r a sobre denominador 2 fim da fração

Substituir os valores:

0 vírgula 71 espaço igual a espaço altura sobre 2 espaço0 vírgula 71 espaço sinal de multiplicação espaço 2 espaço igual a altura espaço1 vírgula 42 espaço reto m igual a altura espaço

Questão 4

Um engenheiro de trânsito está projetando a sinalização para uma via que possui uma inclinação constante de 30°. Um caminhão percorre 200 metros ao longo dessa via inclinada.

Considerando sen 30° = 0,5, cos 30° ≈ 0,87 e tg 30° ≈ 0,58, qual foi a variação de altura que o caminhão subiu durante esse percurso?

A) 58 m

B) 100 m

C) 116 m

D) 174 m

E) 200 m

Gabarito explicado

Temos um triângulo retângulo onde:

  • Hipotenusa (distância percorrida na rampa) = 200 m
  • Ângulo de inclinação = 30°

Queremos encontrar: variação de altura (cateto oposto).

Escolher a relação trigonométrica:

sen espaço 30 sinal de grau igual a numerador cateto espaço oposto sobre denominador hipotenusa espaço fim da fração espaçoespaço sen espaço 30 sinal de grau igual a altura sobre 200 espaço0 vírgula 5 espaço. espaço 200 espaço igual a espaço altura100 espaço reto m igual a altura

Questão 5

Um prédio comercial necessita instalar uma escada de emergência externa. Por questões de segurança e conforto, o projetista determinou que a escada deve formar um ângulo de 60° com o solo. Se a escada precisa alcançar uma janela localizada a 15 metros de altura, qual será a distância horizontal entre a base da escada e a parede do prédio?

Use sen 60° ≈ 0,87, cos 60° = 0,5 e tg 60° ≈ 1,73.

A) 5,20 m

B) 7,50 m

C) 8,67 m

D) 10,40 m

E) 12,99 m

Gabarito explicado

Temos um triângulo retângulo onde:

  • Altura (cateto oposto) = 15 m
  • Ângulo = 60°

Queremos encontrar: distância horizontal (cateto adjacente) ao ângulo que a escada faz com o chão (60º).

Como o cálculo não envolve a hipotenusa, a razão trigonométrica é a tangente.

tan espaço 60 sinal de grau igual a numerador c a t e t o espaço o p o s t o sobre denominador c a t e t o espaço a d j a c e n t e fim da fração1 vírgula 73 igual a 15 sobre reto xreto x espaço. espaço 1 vírgula 73 espaço igual a 15reto x igual a numerador 15 sobre denominador 1 vírgula 73 fim da fraçãoreto x igual a 8 vírgula 67 espaço reto m

Questão 6

Uma prefeitura está construindo uma cobertura para uma quadra poliesportiva. O projeto prevê uma estrutura metálica em forma de tesoura, onde as vigas principais formam um ângulo de 60° entre si. Se cada lado do telhado tem 12 metros de comprimento e parte da extremidade da quadra, qual será a altura máxima atingida pela cobertura no ponto central onde os lados se encontram?

Considere:

sen espaço 30 sinal de grau espaço igual a espaço 1 dividido por 2cos espaço 30 sinal de grau espaço igual a espaço numerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 2 fim da fração espaçotg espaço 30 sinal de grau espaço igual a espaço numerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 3 fim da fração

A) 3 raiz quadrada de 2m

B) 3 raiz quadrada de 3 m

C) 6 m

D) 6 raiz quadrada de 3 m

E) 9 raiz quadrada de 3 m

Gabarito explicado

Passo 1: Ilustrar a situação.

Triângulo isósceles

A imagem acima (fora de escala), é um esboço da situação do problema.

Devemos determinar o valor da altura x.

A altura x determina dois triângulos retângulos com ângulos de abertura do telado de 30°.

Passo 2: Escolher a razão trigonométrica.

Como temos a medida do telhado de 12 m (hipotenusa) e determinaremos x (cateto adjacente ao ângulo de 30°), utilizamos o cosseno.

cos espaço 30 sinal de grau espaço igual a espaço numerador c a t e t o espaço a d j a c e n t e espaço sobre denominador h i p o t e n u s a fim da fração

Passo 3: Realizar o cálculo.

cos espaço 30 sinal de grau espaço igual a espaço numerador reto x espaço sobre denominador 12 fim da fraçãonumerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 2 fim da fração espaço igual a espaço numerador reto x espaço sobre denominador 12 fim da fração12 espaço. numerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 2 fim da fração espaço igual a reto x6 raiz quadrada de 3 igual a reto x

Assim, a altura na parte central é de 6 raiz quadrada de 3 m.

Questão 7

Um drone de entrega precisa voar de um ponto A, no solo, até um ponto B no topo de um prédio de 12 metros de altura. Para economizar bateria, o drone sobe com um ângulo constante de 60° em relação à horizontal. Durante a subida, o drone desloca-se horizontalmente até ficar exatamente acima do ponto B.

Considerando que o voo é retilíneo, qual é a distância total percorrida pelo drone e a distância horizontal que ele percorre?

Considere:

s e n espaço 60 espaço igual a espaço numerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 2 fim da fraçãocos espaço 60 espaço igual a espaço 1 meiotan espaço 60 espaço igual a raiz quadrada de 3

A) 8 raiz quadrada de 7 espaço reto e espaço 8 raiz quadrada de 5 espaço reto m

B) 8 raiz quadrada de 3 espaço reto e espaço 4 raiz quadrada de 3 espaço reto m

C) 5 raiz quadrada de 3 espaço reto e espaço 7 raiz quadrada de 3 espaço reto m

D) 9 raiz quadrada de 3 espaço reto e espaço 6 raiz quadrada de 3 espaço reto m

E) 8 raiz quadrada de 5 espaço reto e espaço 4 raiz quadrada de 7 espaço reto m

Gabarito explicado

Passo 1: Interpretação da situação.

A trajetória do drone é um triângulo retângulo com ângulo de subida de 60°.

A distância de voo é a medida da hipotenusa e a horizontal é o cateto adjacente.

Passo 2: Cálculo da trajetória.

Temos como informação a altura de 12 metros e o ângulo de 60°.

A razão que relaciona o cateto oposto (altura) e a hipotenusa (trajeto percorrido) é o seno.

s e n espaço 60 igual a numerador c a t e t o espaço o p o s t o sobre denominador h i p o t e n u s a fim da fraçãonumerador raiz quadrada de 3 sobre denominador 2 fim da fração igual a numerador 12 sobre denominador h i p o t e n u s a fim da fraçãoh i p o t e n u s a igual a numerador 12 espaço. espaço 2 sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fraçãoh i p o t e n u s a igual a numerador 24 sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fração

Racionalizando:

numerador 24 sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fração. espaço numerador raiz quadrada de 3 sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fração igual a numerador 24 raiz quadrada de 3 sobre denominador 3 fim da fração igual a 8 raiz quadrada de 3 espaço m

Passo 3: Cálculo da distância horizontal.

A razão que relaciona a distância horizontal (cateto adjacente ao ângulo de 60°) e a altura é a tangente.

tan espaço 60 espaço igual a espaço numerador c a t e t o espaço o p o s t o sobre denominador c a t e t o espaço a d j a c e n t e fim da fraçãoraiz quadrada de 3 igual a numerador 12 sobre denominador d i s t â n c i a espaço h o r i z o n t a l fim da fraçãod i s t â n c i a espaço h o r i z o n t a l igual a numerador 12 sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fração

Racionalizando:

numerador 12 sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fração. espaço numerador raiz quadrada de 3 sobre denominador raiz quadrada de 3 fim da fração igual a numerador 12 raiz quadrada de 3 sobre denominador 3 fim da fração igual a 4 raiz quadrada de 3 espaço m

Conclusão:

A distância percorrida pelo drone é de 8 raiz quadrada de 3 e a distância horizontal é de 4 raiz quadrada de 3 metros.

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Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.