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 einer halben Kugel, die 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 cm)² ⋅ 5 cm = 45π cm³ ≈ 141,37 cm³

Bei der draufliegenden Halbkugel lässt sich das Volumen einfach als halbes Kugelvolumen berechnen:
V2 = 1 2 4 3 π⋅r³ = 2 3 ⋅ π ⋅(3 cm)³ = 18 π cm³ ≈ 56,55 cm³

Für das gesuchte Volumen ergibt sich somit: V = V1 + V2 ≈ 141,37 cm² + 56,55 cm² ≈ 197,9 cm²

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
= 6 m⋅7 m + 2⋅6 m⋅3 m + 2⋅7 m⋅3 m
= 42 m² + 36 m² + 42 m²
120 m²

Bei dem draufliegenden Halbzylinder sehen wir vorne und hinten jeweils einen halben Kreis mit Radius 3 m,
also 2⋅ 1 2 πr² = π⋅3² m² ≈ 28,27 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=7 m ist und die andere Seite ein halber Kreisumfang mit Radius r= a 2 =3 m, also U = π⋅r = 3π m.
Somit gilt für die sichtbare Oberfläche des Halbylinders:
O2 = πr² + π⋅r⋅b = 3²π m + π⋅3⋅7 m = 30⋅π m² ≈ 94,25 m².

Für die gesuchte Oberfläche ergibt sich somit: O = O1 + O2 ≈ 120 m² + 94,25 m² ≈ 214,25 m²