Aufgabenbeispiele von Zylinder
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Zylinder V und O
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Radius 44 cm und die Höhe h = 10 cm. Bestimme sein Volumen und seine Oberfläche.
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 442 cm² ≈ 6082,12 cm²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 6082.12 cm² mit der Höhe h = 10 cm multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 6082.12 cm² ⋅ 10 cm ≈ 60821,23 cm³
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 = 10 cm und die andere Seite der Umfang der kreisförmigen Grundfläche ist, also U = 2π⋅r = 2π⋅44 cm ≈ 276.46 cm
Somit gilt für die Oberfläche:
O = 2⋅G + M = 2⋅G + h⋅U
≈ 2⋅ 6082.12 cm² + 10 cm ⋅ 2π ⋅ 44 cm
≈ 12164.25 cm² + 10 cm ⋅ 276.46 cm
≈ 12164.25 cm² + 2764.6 cm²
≈
14928,85 cm²
Zylinder rückwärts (einfach)
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Mantelflächeninhalt M = 282.7 cm² = und den Radius r = 5 cm. Bestimme das Volumen V dieses Zylinders.
Um das gesuchte Volumen V berechnen zu können, benötigen wir den Radius r und die Höhe h. Wir müssen also zuerst noch die Höhe h bestimmen. Hierfür nutzen wir den gegebenen Mantelflächeninhalt M.
Wir schreiben also einfach die Formel für den gegebenen Mantelflächeninhalt M auf und setzen alle gegebenen Größen ein.
M = U ⋅ h = 2 ⋅ π ⋅ r ⋅ h, also
2π ⋅ r ⋅ h = M
alle gegebenen Größen eingesetzt:
= 282.7
Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach h auf:
=
= | |: | ||
= |
Wir erhalten also h = 9 und können nun damit das gesuchte Volumen V berechnen.
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 52 cm² ≈ 78,54 cm²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 78.54 cm² mit der Höhe h = 9 cm multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 78.54 cm² ⋅ 9 cm ≈ 706,86 cm³
Zylinder rückw. (alle Möglichk.)
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Mantelflächeninhalt M = 923.6 mm² = und den Radius r = 21 mm. Bestimme das Volumen V dieses Zylinders.
Um das gesuchte Volumen V berechnen zu können, benötigen wir den Radius r und die Höhe h. Wir müssen also zuerst noch die Höhe h bestimmen. Hierfür nutzen wir den gegebenen Mantelflächeninhalt M.
Wir schreiben also einfach die Formel für den gegebenen Mantelflächeninhalt M auf und setzen alle gegebenen Größen ein.
M = U ⋅ h = 2 ⋅ π ⋅ r ⋅ h, also
2π ⋅ r ⋅ h = M
alle gegebenen Größen eingesetzt:
= 923.6
Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach h auf:
=
= | |: | ||
= |
Wir erhalten also h = 7 und können nun damit das gesuchte Volumen V berechnen.
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 212 mm² ≈ 1385,44 mm²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 1385.44 mm² mit der Höhe h = 7 mm multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 1385.44 mm² ⋅ 7 mm ≈ 9698,1 mm³
Zylinder Anwendungen
Beispiel:
Einen 6,5 m lange Dachrinne hat einen halbkreisförmigen Querschnitt und ist inklusiv ihres Randes 15 cm breit (Durchmesser des Halbkreises). Die Dachrinne ist aus einem 0,37 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 = 15 cm gegeben, also ist der äußere Radius r = 7,5 cm.
Da die Dicke des halben Hohlylinders 0,37 cm ist, muss also der innere Radius rin = 7,13 cm sein.
Dadurch ergibt sich für den Flächeninhalt des Querschnitts des halben Hohlylinders:
G = Aout - Ain = π r2 - π rin2 =
= π (7,5 cm)2 - π (7,13
cm)2
= 88,357 cm2 - 79,854 cm2
=
8,503 cm2
Damit können wir das Volumen des Hohlzylinders berechnen. Dazu multiplizieren wir einfach den Flächeninhalt des Kreisrings mit der Höhe des halben Hohlzylinders h = 650 cm:
V = 8,503 cm2 ⋅ 650 cm = 5527 cm3
Die gesuchte Masse erhalten wir nun noch durch Multiplizieren mit der Dichte 8 g/cm3:
m = 5527 cm3 ⋅ 8 g/cm3 = 44216 g = 44,216 kg.