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 Quader und einer geraden quadratischen Pyramide, die auf dem Quader liegt.

Das Volumen des Quaders lässt sich ja recht einfach mit der Formel V = a⋅b⋅c berechnen:

V1 = a⋅b⋅c
= 4 m⋅4 m⋅3 m
= 48 m³

Die draufliegende Pyramide berechnen wir mit der Formel V = 1 3 G ⋅ h = 1 3 ⋅ a² ⋅ h

Somit gilt: V2 = 1 3 ⋅ 16 m² ⋅ 6 m
= 32 m³

Für das gesuchte Volumen ergibt sich somit:V = V1 + V2 ≈ 48 m³ + 32 m³ ≈ 80 m³

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
= 7 cm⋅7 cm + 2⋅7 cm⋅5 cm + 2⋅7 cm⋅5 cm
= 49 cm² + 70 cm² + 70 cm²
189 cm²

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 = 7 cm auch noch die Höhe eines Seitendreicks. Diese können wir als Hypothenuse in einem rechtwinkligen Dreieck mit den Katheten a 2 = 3.5 cm und h = 5 cm 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 = 12.25 + 16 = 28.25 ≈ 5,32 cm

Damit können wir den Mantel der Pyramide berechnen: O2 = 4 ⋅ 1 2 ⋅a⋅ha = 2⋅a⋅ha ≈ = 2⋅7 cm⋅5,32 cm ≈ 74,41 cm²

Für die gesuchte Oberfläche ergibt sich somit: O = O1 + O2 ≈ 189 cm² + 74,41 cm² ≈ 263,41 cm²