Aufgabenbeispiele von Prismen
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Volumen eines Prisma
Beispiel:
Berechne das Volumen V des dargestellten, senkrechten Prismas.
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 10 cm nach schräg hinten ist.
Die Fläche der Grundseite berechnet man mit:
A = ⋅ Grundseite ⋅ Höhe (wofür beim rechtwinkligen Dreieck die Katheten benutzt werden können)
also hier:
A = ⋅ 10 cm ⋅ 9 cm = 45 cm²
Das wird dann mit der Höhe multipliziert: V = 45 cm² ⋅ 10 cm = 450 cm³
Volumen eines Prisma 2
Beispiel:
Ein Prisma hat die abgebildete Figur als Grundfläche und
die Höhe h = 60 mm. Berechne das Volumen des Prismas.
Die Grundfläche dieses regelmäßigen Sechseck besteht aus 6 kleinen gleichseitigen Dreiecken. Deswegen berechnen wir zuerst den Flächeninhalt eines dieser 6 kleinen gleichseitigen Dreiecke und nutzen hierfür die Flächeninhaltsformel des Dreiecks:
ADreieck = c ⋅ hc
Dazu müssen wir zuerst noch die Höhe hc mit dem Satz des Pythagoras (im rechtwinkligen halben Dreieck) berechnen:
hc2 + ()2 = 62 |-()2
hc2 = 62 - ()2 = 62 - 32 = 36 - 9= 27
Daraus ergibt sich:
hc = ≈ 5.196
Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche ADreieck:
ADreieck = c ⋅ hc = ⋅ 6 ⋅ 5.196 ≈ 15.6
Man hätte den Flächeninhalt des gleichseitigen Dreiecks auch mit dessen Flächenformel berechnen können:
ADreieck =
a2 =
Damit haben wir den Flächeninhalt eines der 6 gleichseitiogen Dreiecke. Um nun auf die gesamte Grundfläche des Prismas, also auf das regelmäßige Sechseck zu kommen, müssen wir lediglich diese Dreiecksfläche ADreieck mal 6 nehmen:
G = 6 ⋅ ADreieck ≈ 6 ⋅ 15.6 ≈ 93.5
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 ≈ 93.5 mm² ⋅ 60 mm ≈ 5611.8 mm³
Prismavolumen rückwärts
Beispiel:
Ein Prisma hat das Volumen V = 554.3 mm³, die Höhe h = 80 mm und als Grundfläche das abgebildete gleichseitige Dreieck.
Berechne die rote Strecke x.
Da ja für das Volumen eines Prismas V = G ⋅ h gilt, können wir umgekehrt sofort die Grundfläche berechnen als :
G =
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 + (
hc2 = x2 - (
Daraus ergibt sich:
hc =
Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche G:
G =
Hier können wir jetzt die bereits ermittelte Grundfläche G = 6.93 einsetzen:
6.93 ≈
16 ≈ x2
x ≈
Für x = 4 mm ist somit die Grundfläche G ≈ 6.9 mm² und das Volumen des Prismas V ≈ 554.3 mm³