Aufgabenbeispiele von Zylinder
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Zylinder V und O
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Durchmesser 37 m und die Höhe h = 8 m. Bestimme sein Volumen und seine Oberfläche.
Zuerst müssen wir den Radius als halben Durchmesser berechnnen: r = m = 18.5m
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 18.52 m² ≈ 1075,21 m²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 1075.21 m² mit der Höhe h = 8 m multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 1075.21 m² ⋅ 8 m ≈ 8601,68 m³
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 = 8 m und die andere Seite der Umfang der kreisförmigen Grundfläche ist, also U = 2π⋅r = 2π⋅18.5 m ≈ 116.24 m
Somit gilt für die Oberfläche:
O = 2⋅G + M = 2⋅G + h⋅U
≈ 2⋅ 1075.21 m² + 8 m ⋅ 2π ⋅ 18.5 m
≈ 2150.42 m² + 8 m ⋅ 116.24 m
≈ 2150.42 m² + 929.91 m²
≈
3080,33 m²
Zylinder rückwärts (einfach)
Beispiel:
Ein Zylinder hat das Volumen V = 6361.7 mm³ = und die Höhe h = 9 mm. Bestimme den Oberflächeninhalt O dieses Zylinders.
Um den gesuchten Oberflächeninhalt O berechnen zu können, benötigen wir den Radius r und die Höhe h. Wir müssen also zuerst noch den Radius r bestimmen. Hierfür nutzen wir das gegebene Volumen V.
Wir schreiben also einfach die Formel für das gegebene Volumen V auf und setzen alle gegebenen Größen ein.
V = G ⋅ h = π ⋅ r2 ⋅ h, also
π ⋅ r2 ⋅ h = V
alle gegebenen Größen eingesetzt:
= 6361.7
Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach r auf:
=
= | |: | ||
= | | | ||
r1 | = |
|
≈
|
r2 | = |
|
≈
|
Wir erhalten also r = 15 und können nun damit den gesuchten Oberflächeninhalt O berechnen.
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 152 mm² ≈ 706,86 mm²
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 = 9 mm und die andere Seite der Umfang der kreisförmigen Grundfläche ist, also U = 2π⋅r = 2π⋅15 mm ≈ 94.25 mm
Somit gilt für die Oberfläche:
O = 2⋅G + M = 2⋅G + h⋅U
≈ 2⋅ 706.86 mm² + 9 mm ⋅ 2π ⋅ 15 mm
≈ 1413.72 mm² + 9 mm ⋅ 94.25 mm
≈ 1413.72 mm² + 848.23 mm²
≈
2261,95 mm²
Zylinder rückw. (alle Möglichk.)
Beispiel:
Ein Zylinder hat das Volumen V = 2123.7 mm³ = und die Höhe h = 4 mm. Bestimme den Oberflächeninhalt O dieses Zylinders.
Um den gesuchten Oberflächeninhalt O berechnen zu können, benötigen wir den Radius r und die Höhe h. Wir müssen also zuerst noch den Radius r bestimmen. Hierfür nutzen wir das gegebene Volumen V.
Wir schreiben also einfach die Formel für das gegebene Volumen V auf und setzen alle gegebenen Größen ein.
V = G ⋅ h = π ⋅ r2 ⋅ h, also
π ⋅ r2 ⋅ h = V
alle gegebenen Größen eingesetzt:
Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach r auf:
|
= | |: |
|
|
= | |
|
|
r1 | = |
|
≈
|
r2 | = |
|
≈
|
Wir erhalten also r = 13 und können nun damit den gesuchten Oberflächeninhalt O berechnen.
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 132 mm² ≈ 530,93 mm²
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 = 4 mm und die andere Seite der Umfang der kreisförmigen Grundfläche ist, also U = 2π⋅r = 2π⋅13 mm ≈ 81.68 mm
Somit gilt für die Oberfläche:
O = 2⋅G + M = 2⋅G + h⋅U
≈ 2⋅ 530.93 mm² + 4 mm ⋅ 2π ⋅ 13 mm
≈ 1061.86 mm² + 4 mm ⋅ 81.68 mm
≈ 1061.86 mm² + 326.73 mm²
≈
1388,58 mm²
Zylinder Anwendungen
Beispiel:
Einen 4 m lange Dachrinne hat einen halbkreisförmigen Querschnitt und ist inklusiv ihres Randes 17 cm breit (Durchmesser des Halbkreises). Die Dachrinne ist aus einem 0,51 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 0.51 cm ist, muss also der innere Radius rin = 7.99 cm sein.
Dadurch ergibt sich für den Flächeninhalt des Querschnitts des halben Hohlylinders:
G = Aout - Ain =
=
= 113.49 cm2 - 100.28 cm2
= 13.21 cm2
Damit können wir das Volumen des Hohlzylinders berechnen. Dazu multiplizieren wir einfach den Flächeninhalt des Kreisrings mit der Höhe des halben Hohlzylinders h = 400 cm:
V = 13.21 cm2 ⋅ 400 cm = 5284 cm3
Die gesuchte Masse erhalten wir nun noch durch Multiplizieren mit der Dichte 8 g/cm3:
m = 5284 cm3 ⋅ 8 g/cm3 = 42272 g = 42.272 kg.