Aufgabenbeispiele von Prismen

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Volumen eines Prismas

Beispiel:

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Berechne das Volumen des dargestellten, senkrechten Prismas.

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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 9 cm nach schräg hinten ist.
Die Fläche der Grundseite berechnet man mit:
A = 1 2 ⋅ Grundseite ⋅ Höhe
also hier:

A = 1 2 ⋅ 9 cm ⋅ 5 cm = 22.5 cm²

Das wird dann mit der Höhe multipliziert: V = 22.5 cm² ⋅ 9 cm = 202.5 cm³

Volumen eines Prismas 2

Beispiel:

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Ein Prisma hat die abgebildete Figur als Grundfläche und
die Höhe h = 60 mm. Berechne das Volumen des Prismas.

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Wir berechnen natürlich zuerst den Flächeninhalt der abgebildeten Grundfläche und nutzen hierfür die Flächeninhaltsformel des Dreiecks:

G = 1 2 c ⋅ hc

Dazu müssen wir zuerst noch die Höhe hc mit dem Satz des Pythagoras (im rechtwinkligen halben Dreieck) berechnen:

hc2 + ( 4 2 )2 = 52 |-( 4 2 )2

hc2 = 52 - ( 4 2 )2 = 52 - 22 = 25 - 4= 21

Daraus ergibt sich:

hc = 21 ≈ 4.583

Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche G:

G = 1 2 c ⋅ hc = 1 2 ⋅ 4 ⋅ 4.583 ≈ 9.2

Um nun das gesuchte Volumen des Prismas zu berechnen, müssen wir nur noch die Grundfläche G mit der Höhe h=60 mm multiplizieren:

V = G ⋅ h ≈ 9.2 mm² ⋅ 60 mm ≈ 549.9 mm³

Prismavolumen rückwärts

Beispiel:

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Ein Prisma hat das Volumen V = 2880 mm³, die Höhe h = 80 mm und als Grundfläche das abgebildete rechtwinklige gleichschenklige Dreieck.
Berechne die rote Strecke x.

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Da ja für das Volumen eines Prismas V = G ⋅ h gilt, können wir umgekehrt sofort die Grundfläche berechnen als :
G = V h 2880 80 ≈ 36

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 = 1 2 x2

Für den Flächeninhalt des rechtwinklig und gleichschenkligen Dreiecks gilt wegen des rechten Winkels oben in C aber:
A = 1 2 s ⋅ s = 1 2 s2

mit s2 = 1 2 x2 gilt somit;

A = 1 2 1 2 x2 = 1 4 x2

Hier können wir jetzt die bereits ermittelte Grundfläche G = 36 einsetzen:

36 ≈ 1 4 x2 | ⋅4

144 ≈ x2

x ≈ 144 ≈ 12

Für x = 12 mm ist somit die Grundfläche G ≈ 36 mm² und das Volumen des Prismas V ≈ 2880 mm³