Aufgabenbeispiele von Prismen

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Volumen eines Prismas

Beispiel:

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

A = 1 2 ⋅ 9 cm ⋅ 6 cm = 27 cm²

Das wird dann mit der Höhe multipliziert: V = 27 cm² ⋅ 6 cm = 162 cm³

Volumen eines Prismas 2

Beispiel:

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Ein Prisma hat die abgebildete Figur als Grundfläche und
die Höhe h = 100 cm. 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 + ( 5 2 )2 = 52 |-( 5 2 )2

hc2 = 52 - ( 5 2 )2 = 52 - 2.52 = 25 - 6.25= 18.75

Daraus ergibt sich:

hc = 18,75 ≈ 4.33

Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche G:

G = 1 2 c ⋅ hc = 1 2 ⋅ 5 ⋅ 4.33 ≈ 10.8

Man hätte den Flächeninhalt des gleichseitigen Dreiecks auch mit dessen Flächenformel berechnen können:
G = 3 4 a2 = 3 4 25 ≈ 10.8

Um nun das gesuchte Volumen des Prismas zu berechnen, müssen wir nur noch die Grundfläche G mit der Höhe h=100 cm multiplizieren:

V = G ⋅ h ≈ 10.8 cm² ⋅ 100 cm ≈ 1082.5 cm³

Prismavolumen rückwärts

Beispiel:

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Ein Prisma hat das Volumen V = 3325.5 mm³, die Höhe h = 80 mm und als Grundfläche das abgebildete regelmäßige Sechseck.
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 3325.5 80 ≈ 41.57

Die Grundfläche dieses regelmäßigen Sechseck besteht aus 6 kleinen gleichseitigen Dreiecken. Deswegen muss der Flächeninhalt eines dieser 6 kleinen gleichseitigen Dreiecke eben gerade A = 1 6 G ≈ 41.57 6 ≈ 6.93 sein

Jetzt müssen wir uns eine Formel für das gleichseitige Dreieck mit Basisseitenlänge x herleiten (oder in der Formelsammlung suchen ;-):

Nach dem Satz des Pythagoras gilt:

hc2 + ( x 2 )2 = x2 |-( x 2 )2

hc2 = x2 - ( x 2 )2 = x2 - 1 4 x2 = 3 4 x2

Daraus ergibt sich:

hc = 3 2 x

Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche ADreieck:

ADreieck = 1 2 x ⋅ hc = 1 2 ⋅ x ⋅ 3 2 x ≈ 3 4 x2

Hier können wir jetzt die bereits ermittelte Grundfläche ADreieck = 6.93 einsetzen:

6.93 ≈ 3 4 x2 | ⋅4: 3

16 ≈ x2

x ≈ 16 ≈ 4

Für x = 4 mm ist somit die Grundfläche ADreieck ≈ 6.9 mm² und das Volumen des Prismas V ≈ 3325.5 mm³