Comprimento da circunferência
Enrole um barbante em volta de uma lata e depois estique-o sobre o diâmetro: ele cabe pouco mais de três vezes. Isso vale para qualquer lata, roda ou moeda. Esse “pouco mais de três” é o número π.
Quem descobriu
Que o contorno de um círculo é um pouco maior que três diâmetros já era sabido pelos babilônios e egípcios há quase 4 000 anos; eles usavam valores como 3, $3\tfrac{1}{8}$ e 3,16. Quem primeiro calculou π com garantia foi Arquimedes de Siracusa (século III a.C.): usando polígonos de 96 lados, ele provou que π está entre $3\tfrac{10}{71}$ e $3\tfrac{1}{7}$. O símbolo π foi usado pelo galês William Jones em 1706 e popularizado por Leonhard Euler.
A história
Arquimedes cercou a circunferência por dois polígonos, um dentro e outro fora, e dobrou o número de lados quatro vezes: 6, 12, 24, 48 e 96. Os perímetros dos polígonos se aproximam do contorno por baixo e por cima.
No século V, o chinês Zu Chongzhi chegou a 3,1415926 < π < 3,1415927, recorde que durou quase mil anos. Hoje se conhecem trilhões de casas decimais de π, calculadas por computador — mas para quase tudo na engenharia, 3,14159 basta.
No dia a dia
- Rodas e hodômetro. A cada volta, uma roda anda o seu comprimento $C = 2\pi r$; o painel do carro conta as voltas.
- Bicicleta. Uma roda aro 29 tem cerca de 74 cm de diâmetro com o pneu: anda cerca de 2,3 m por volta.
- Pistas de atletismo. As raias de fora começam mais à frente porque a curva delas é mais longa.
- Fita métrica de costureira. Medir a cintura é medir uma “circunferência”.
A fórmula
TeoremaComprimento da circunferência
A razão entre o comprimento $C$ de qualquer circunferência e o seu diâmetro $d$ é sempre o mesmo número, $\pi \approx 3{,}14159$. Assim,
$$C = \pi \cdot d = 2\pi r.$$PropriedadeComprimento de um arco
Um arco de $\alpha$ graus é a fração $\tfrac{\alpha}{360}$ da circunferência:
$$\ell = \frac{\alpha}{360^\circ} \cdot 2\pi r.$$A demonstração de que a razão $C/d$ é a mesma para todas as circunferências usa semelhança de polígonos e está no capítulo de comprimento da circunferência do Ensino Médio.
Exercícios
Calcule o comprimento de uma circunferência de raio 10 cm (use $\pi \approx 3{,}14$).
Ver resposta
$C = 2 \cdot 3{,}14 \cdot 10 = 62{,}8\ \text{cm}$
O contorno de uma mesa redonda mede 157 cm. Qual é o diâmetro da mesa?
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$d = \dfrac{C}{\pi} = \dfrac{157}{3{,}14} = 50\ \text{cm}$
Uma roda de 70 cm de diâmetro percorre 1 km. Quantas voltas, aproximadamente, ela dá?
Ver resposta
Cada volta: $C = 3{,}14 \cdot 0{,}7 \approx 2{,}2\ \text{m}$. Voltas: $1\,000 \div 2{,}2 \approx 455$.
Qual é o comprimento de um arco de 90° numa circunferência de raio 12 cm?
Ver resposta
$\ell = \dfrac{90}{360} \cdot 2 \cdot 3{,}14 \cdot 12 = 18{,}84\ \text{cm}$
Verdadeiro ou falso?
-
O contorno de qualquer circunferência mede pouco mais de 3 diâmetros.
Verdadeiro. A razão C/d é sempre π ≈ 3,14.
-
π é exatamente 3,14.
Falso. 3,14 é uma aproximação; π tem infinitas casas decimais sem repetição.
-
Dobrando o raio, o comprimento da circunferência dobra.
Verdadeiro. C = 2πr é proporcional ao raio.
-
Um arco de 180° mede 2πr.
Falso. Meia volta mede metade da circunferência: πr.
Fontes: Arquimedes (MacTutor) · Zu Chongzhi (MacTutor) · História de π (MacTutor).