Aufgabenbeispiele von Zusammengesetzte Körper

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Berechnung von Volumen

Beispiel:

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Berechne das Volumen des zusammengesetzten Körpers.

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Der gezeichnete Körper besteht aus zwei Teilen: einem Zylinder und einem Kegel, der auf dem Zylinder liegt.

Das Volumen des Zylinder kann man ja relativ einfach mit der Formel
VZ = G ⋅ h = π ⋅ r² ⋅ h berechnen.

V1 = π ⋅ r² ⋅ h = π⋅(3 mm)² ⋅ 2 mm = 18π mm³ ≈ 56,55 mm³

Beim draufliegenden Kegel lässt sich das Volumen einfach als
VKegel = 1 3 G ⋅ h = 1 3 ⋅π⋅r² ⋅ h :

V2 = 1 3 ⋅ π ⋅ (3 mm)² ⋅ 5 mm ≈ 47,12 mm²

Für das gesuchte Volumen ergibt sich somit: V = V1 + V2 ≈ 56,55 mm² + 47,12 mm² ≈ 103,7 mm²

Berechnung von Oberflächeninhalt

Beispiel:

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Berechne die Oberfläche des zusammengesetzten Körpers.

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Der gezeichnete Körper besteht aus zwei Teilen: einem Quader und einem halben Zylinder, der auf dem Quader liegt.

Normalerweise hätte der Quader 6 Flächen: je zwei mit dem Flächeninhalt a⋅b (Boden un Decke), zwei mit a⋅c (vorne, hinten) und zwei mit b⋅c (Seitenwände). Weil ja hier aber die Deckfläche nicht frei ist, sondern von dem halben Zylinder belegt ist, gilt hier für die sichtbare Oberfläche des Quaders:

O1 = a⋅b + 2⋅a⋅c + 2⋅b⋅c
= 5 m⋅9 m + 2⋅5 m⋅3 m + 2⋅9 m⋅3 m
= 45 m² + 30 m² + 54 m²
129 m²

Bei dem draufliegenden Halbzylinder sehen wir vorne und hinten jeweils einen halben Kreis mit Radius 2,5 m,
also 2⋅ 1 2 πr² = π⋅2,5² m² ≈ 19,63 m²
Außerdem haben wir noch den halben Zylindermantel: Dieser hat (abgerollt) die Form eines Rechtecks, bei dem eine Seite eben die Tiefe nach hinten b=9 m ist und die andere Seite ein halber Kreisumfang mit Radius r= a 2 =2.5 m, also U = π⋅r = 2.5π m.
Somit gilt für die sichtbare Oberfläche des Halbylinders:
O2 = πr² + π⋅r⋅b = 2.5²π m + π⋅2.5⋅9 m = 28.75⋅π m² ≈ 90,32 m².

Für die gesuchte Oberfläche ergibt sich somit: O = O1 + O2 ≈ 129 m² + 90,32 m² ≈ 219,32 m²