Aufgabenbeispiele von Prismen
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Würfel V+O rückwärts
Beispiel:
Ein Würfel hat das Volumen V = 27 mm³. Berechne die Kantenlänge.
Das Volumen des Quaders berechnet man durch Multiplizieren der Seitenlängen: V = a ⋅ b ⋅ c
Bei einem Würfel sind ja alle Kantenlängen gleich, also gilt hier
V = a ⋅ a ⋅ a = a3
Es gilt somit:
27 mm³ = ⬜3
Mit gezieltem Probieren findet man, dass dies mit a = 3 mm funktioniert.
Volumen eines Prisma
Beispiel:
Berechne das Volumen V des dargestellten, senkrechten Prismas.
Das Volumen eines senkrechten Prismas berechnet man mit V = G ⋅ h,
also die Fläche der Grundseite multipliziert mit der Höhe des Prismas, wobei die Höhe hier die 5.5 cm nach schräg hinten ist.
Die Fläche der Grundseite berechnet man mit:
A = ⋅ Grundseite ⋅ Höhe (wofür beim rechtwinkligen Dreieck die Katheten benutzt werden können)
also hier:
A = ⋅ 4 cm ⋅ 5 cm = 10 cm²
Das wird dann mit der Höhe multipliziert: V = 10 cm² ⋅ 5.5 cm = 55 cm³
Volumen eines Prisma 2
Beispiel:
Ein Prisma hat die abgebildete Figur als Grundfläche und
die Höhe h = 40 m. Berechne das Volumen des Prismas.
Die Grundfläche dieses regelmäßigen Sechseck besteht aus 6 kleinen gleichseitigen Dreiecken. Deswegen berechnen wir zuerst den Flächeninhalt eines dieser 6 kleinen gleichseitigen Dreiecke und nutzen hierfür die Flächeninhaltsformel des Dreiecks:
ADreieck = c ⋅ hc
Dazu müssen wir zuerst noch die Höhe hc mit dem Satz des Pythagoras (im rechtwinkligen halben Dreieck) berechnen:
hc2 + ()2 = 52 |-()2
hc2 = 52 - ()2 = 52 - 2.52 = 25 - 6.25= 18.75
Daraus ergibt sich:
hc = ≈ 4.33
Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche ADreieck:
ADreieck = c ⋅ hc = ⋅ 5 ⋅ 4.33 ≈ 10.8
Man hätte den Flächeninhalt des gleichseitigen Dreiecks auch mit dessen Flächenformel berechnen können:
ADreieck =
a2 =
Damit haben wir den Flächeninhalt eines der 6 gleichseitiogen Dreiecke. Um nun auf die gesamte Grundfläche des Prismas, also auf das regelmäßige Sechseck zu kommen, müssen wir lediglich diese Dreiecksfläche ADreieck mal 6 nehmen:
G = 6 ⋅ ADreieck ≈ 6 ⋅ 10.8 ≈ 65
Um nun das gesuchte Volumen des Prismas zu berechnen, müssen wir nur noch die Grundfläche G mit der Höhe h=40 m multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 65 m² ⋅ 40 m ≈ 2598.1 m³
Prismavolumen rückwärts
Beispiel:
Ein Prisma hat das Volumen V = 640 mm³, die Höhe h = 40 mm und als Grundfläche das abgebildete rechtwinklige gleichschenklige Dreieck.
Berechne die rote Strecke x.
Da ja für das Volumen eines Prismas V = G ⋅ h gilt, können wir umgekehrt sofort die Grundfläche berechnen als :
G =
Jetzt müssen wir uns eine Formel für das rechtwinklige gleichschenklige Dreieck mit Basisseitenlänge x herleiten (oder in der Formelsammlung suchen ;-):
Nach dem Satz des Pythagoras gilt:
s2 + s2 = x2
also 2s2 = x2 oder eben s2
=
Für den Flächeninhalt des rechtwinklig und gleichschenkligen Dreiecks gilt wegen des rechten Winkels oben in C aber:
A =
mit s2 =
A =
Hier können wir jetzt die bereits ermittelte Grundfläche G = 16 einsetzen:
16 ≈
64 ≈ x2
x ≈
Für x = 8 mm ist somit die Grundfläche G ≈ 16 mm² und das Volumen des Prismas V ≈ 640 mm³