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⋅(6 cm)² ⋅ 4 cm = 144π cm³ ≈ 452,39 cm³

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

V2 = 1 3 ⋅ π ⋅ (6 cm)² ⋅ 4 cm ≈ 150,8 cm²

Für das gesuchte Volumen ergibt sich somit: V = V1 + V2 ≈ 452,39 cm² + 150,8 cm² ≈ 603,2 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 einer geraden quadratischen Pyramide, die 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 der Pyramide bedeckt ist, gilt hier für die sichtbare Oberfläche des Quaders:

O1 = a⋅b + 2⋅a⋅c + 2⋅b⋅c
= 5 m⋅5 m + 2⋅5 m⋅4 m + 2⋅5 m⋅4 m
= 25 m² + 40 m² + 40 m²
105 m²

Bei der draufliegenden Pyramide besteht die sichtbare Oberfläche nur aus den 4 gleichen Seitenflächen. Um deren Flächeninhalt zu berechnen, brauchen wir außer der Grundseitenlänge a = 5 m auch noch die Höhe eines Seitendreicks. Diese können wir als Hypothenuse in einem rechtwinkligen Dreieck mit den Katheten a 2 = 2.5 m und h = 4 m berechnen, da ja der Fuß der Höhe genau in der Mitte der Grundfläche liegt. Es gilt also:
ha² = ( a 2 )² + h², oder eben ha = ( a 2 )² + h² = 6.25 + 36 = 42.25 ≈ 6,5 m

Damit können wir den Mantel der Pyramide berechnen: O2 = 4 ⋅ 1 2 ⋅a⋅ha = 2⋅a⋅ha ≈ = 2⋅5 m⋅6,5 m ≈ 65 m²

Für die gesuchte Oberfläche ergibt sich somit: O = O1 + O2 ≈ 105 m² + 65 m² ≈ 170 m²