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.

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Zuerst müssen wir den Radius als halben Durchmesser berechnnen: r = 37 2 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.

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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:

π · r 2 · 9 = 6361.7

Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach r auf:

28,278 r 2 = 6361,7

28,278 r 2 = 6361,7 |:28,278
r 2 = 224,96994 | 2
r1 = - 224,96994 -14,999
r2 = 224,96994 14,999

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.

Lösung einblenden

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:

π · r 2 · 4 = 2123.7

Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach r auf:

12,568 r 2 = 2123,7

12,568 r 2 = 2123,7 |:12,568
r 2 = 168,97677 | 2
r1 = - 168,97677 -12,999
r2 = 168,97677 12,999

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?

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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 = 1 2 π r2 - 1 2 π rin2 =
= 1 2 π (8.5 cm)2 - 1 2 π (7.99 cm)2
= 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.