Aufgabenbeispiele von Zylinder
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Zylinder V und O
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Durchmesser 24 mm und die Höhe h = 5 mm. Bestimme sein Volumen und seine Oberfläche.
Zuerst müssen wir den Radius als halben Durchmesser berechnnen: r = mm = 12mm
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 122 mm² ≈ 452,39 mm²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 452.39 mm² mit der Höhe h = 5 mm multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 452.39 mm² ⋅ 5 mm ≈ 2261,95 mm³
Für die Oberfläche brauchen wir zwei mal die Grundfläche G für die obere und untere Seite (wenn der Zylinder senkrecht steht) und den Mantel, der die Form eines Rechtecks hat, bei dem eine Seite die Höhe h = 5 mm und die andere Seite der Umfang der kreisförmigen Grundfläche ist, also U = 2π⋅r = 2π⋅12 mm ≈ 75.4 mm
Somit gilt für die Oberfläche:
O = 2⋅G + M = 2⋅G + h⋅U
≈ 2⋅ 452.39 mm² + 5 mm ⋅ 2π ⋅ 12 mm
≈ 904.78 mm² + 5 mm ⋅ 75.4 mm
≈ 904.78 mm² + 376.99 mm²
≈
1281,77 mm²
Zylinder rückwärts (einfach)
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Mantelflächeninhalt M = 622 m² = und die Höhe h = 4.5 m. Bestimme das Volumen V dieses Zylinders.
Um das gesuchte Volumen V berechnen zu können, benötigen wir den Radius r und die Höhe h. Wir müssen also zuerst noch den Radius r bestimmen. Hierfür nutzen wir den gegebenen Mantelflächeninhalt M.
Wir schreiben also einfach die Formel für den gegebenen Mantelflächeninhalt M auf und setzen alle gegebenen Größen ein.
M = U ⋅ h = 2 ⋅ π ⋅ r ⋅ h, also
2π ⋅ r ⋅ h = M
alle gegebenen Größen eingesetzt:
= 622
Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach r auf:
=
= | |: | ||
= |
Wir erhalten also r = 22 und können nun damit das gesuchte Volumen V berechnen.
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 222 m² ≈ 1520,53 m²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 1520.53 m² mit der Höhe h = 4.5 m multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 1520.53 m² ⋅ 4.5 m ≈ 6842,39 m³
Zylinder rückw. (alle Möglichk.)
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Oberflächeninhalt O = 10983 m² = und den Radius r = 38 m. Bestimme das Volumen V dieses Zylinders.
Um das gesuchte Volumen V berechnen zu können, benötigen wir den Radius r und die Höhe h. Wir müssen also zuerst noch die Höhe h bestimmen. Hierfür nutzen wir den gegebenen Oberflächeninhalt O.
Wir schreiben also einfach die Formel für den gegebenen Oberflächeninhalt O auf und setzen alle gegebenen Größen ein.
O = 2G + M = 2π ⋅ r2 + 2π ⋅ r ⋅ h, also
2 ⋅ π ⋅ r2 + 2π ⋅ r ⋅ h = O
alle gegebenen Größen eingesetzt:
= 10983
Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach h auf:
=
= | | | ||
= | |: | ||
= |
Wir erhalten also h = 8 und können nun damit das gesuchte Volumen V berechnen.
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 382 m² ≈ 4536,46 m²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 4536.46 m² mit der Höhe h = 8 m multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 4536.46 m² ⋅ 8 m ≈ 36291,68 m³
Zylinder Anwendungen
Beispiel:
Einen 5 m lange Dachrinne hat einen halbkreisförmigen Querschnitt und ist inklusiv ihres Randes 17 cm breit (Durchmesser des Halbkreises). Die Dachrinne ist aus einem 0,34 cm dicken Blech mit einer Dichte von 8 g/cm³ gefertigt. Wie schwer ist die Dachrinne?
Der Durchmesser des gesamten Halbzylinders ist ja mit d = 17 cm gegeben, also ist der äußere Radius r = 8,5 cm.
Da die Dicke des halben Hohlylinders 0,34 cm ist, muss also der innere Radius rin = 8,16 cm sein.
Dadurch ergibt sich für den Flächeninhalt des Querschnitts des halben Hohlylinders:
G = Aout - Ain = π r2 - π rin2 =
= π (8,5 cm)2 - π (8,16
cm)2
= 113,49 cm2 - 104,592 cm2
=
8,898 cm2
Damit können wir das Volumen des Hohlzylinders berechnen. Dazu multiplizieren wir einfach den Flächeninhalt des Kreisrings mit der Höhe des halben Hohlzylinders h = 500 cm:
V = 8,898 cm2 ⋅ 500 cm = 4449 cm3
Die gesuchte Masse erhalten wir nun noch durch Multiplizieren mit der Dichte 8 g/cm3:
m = 4449 cm3 ⋅ 8 g/cm3 = 35592 g = 35,592 kg.