Aufgabenbeispiele von zusammengesetzt

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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 einem halben Zylinder, der auf dem Quader liegt.

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

V1 = a⋅b⋅c
= 4 mm⋅5 mm⋅8 mm
= 160 mm³

Den draufliegenden Halbzylinder berechnen wir mit der (halben) Zylinderformel V = G ⋅ h = 1 2 ⋅ π ⋅ r² ⋅ h

Mit r = a 2 = 2 mm und h = b = 5 mm gilt dann :
V2 = 1 2 ⋅ π ( a 2 )² ⋅ b
= 1 2 ⋅ π 4 mm² ⋅ 5 mm
= 31,42 mm³

Für das gesuchte Volumen ergibt sich somit:V = V1 + V2 ≈ 160 mm³ + 31,42 mm³ ≈ 191,4 mm³

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 mm⋅5 mm + 2⋅5 mm⋅3 mm + 2⋅5 mm⋅3 mm
= 25 mm² + 30 mm² + 30 mm²
85 mm²

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 mm auch noch die Höhe eines Seitendreicks. Diese können wir als Hypothenuse in einem rechtwinkligen Dreieck mit den Katheten a 2 = 2.5 mm und h = 3 mm 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 + 49 = 55.25 ≈ 7,43 mm

Damit können wir den Mantel der Pyramide berechnen: O2 = 4 ⋅ 1 2 ⋅a⋅ha = 2⋅a⋅ha ≈ = 2⋅5 mm⋅7,43 mm ≈ 74,33 mm²

Für die gesuchte Oberfläche ergibt sich somit: O = O1 + O2 ≈ 85 mm² + 74,33 mm² ≈ 159,33 mm²