Aufgabenbeispiele von Zylinder
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Zylinder V und O
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Radius 4 mm und die Höhe h = 9 mm. Bestimme sein Volumen und seine Oberfläche.
Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2
G = π ⋅ 42 mm² ≈ 50,27 mm²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 50.27 mm² mit der Höhe h = 9 mm multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 50.27 mm² ⋅ 9 mm ≈ 452,39 mm³
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⋅4 mm ≈ 25.13 mm
Somit gilt für die Oberfläche:
O = 2⋅G + M = 2⋅G + h⋅U
≈ 2⋅ 50.27 mm² + 9 mm ⋅ 2π ⋅ 4 mm
≈ 100.53 mm² + 9 mm ⋅ 25.13 mm
≈ 100.53 mm² + 226.19 mm²
≈
326,73 mm²
Zylinder rückwärts (einfach)
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Mantelflächeninhalt M = 201.1 mm² = und den Radius r = 4 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:
= 201.1
Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach h auf:
=
= | |: | ||
= |
Wir erhalten also h = 8 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 ⋅ 42 mm² ≈ 50,27 mm²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 50.27 mm² mit der Höhe h = 8 mm multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 50.27 mm² ⋅ 8 mm ≈ 402,12 mm³
Zylinder rückw. (alle Möglichk.)
Beispiel:
Ein Zylinder hat den Mantelflächeninhalt M = 219.9 m² = und den Radius r = 10 m. 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:
= 219.9
Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach h auf:
=
= | |: | ||
= |
Wir erhalten also h = 3.5 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 ⋅ 102 m² ≈ 314,16 m²
Für das Volumen müssen wir nun noch G = 314.16 m² mit der Höhe h = 3.5 m multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 314.16 m² ⋅ 3.5 m ≈ 1099,56 m³
Zylinder Anwendungen
Beispiel:
Einen 3 m lange Dachrinne hat einen halbkreisförmigen Querschnitt und ist inklusiv ihres Randes 16 cm breit (Durchmesser des Halbkreises). Die Dachrinne ist aus einem 0,4 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 = 16 cm gegeben, also ist der äußere Radius r = 8 cm.
Da die Dicke des halben Hohlylinders 0,4 cm ist, muss also der innere Radius rin = 7,6 cm sein.
Dadurch ergibt sich für den Flächeninhalt des Querschnitts des halben Hohlylinders:
G = Aout - Ain = π r2 - π rin2 =
= π (8 cm)2 - π (7,6
cm)2
= 100,531 cm2 - 90,729 cm2
=
9,802 cm2
Damit können wir das Volumen des Hohlzylinders berechnen. Dazu multiplizieren wir einfach den Flächeninhalt des Kreisrings mit der Höhe des halben Hohlzylinders h = 300 cm:
V = 9,802 cm2 ⋅ 300 cm = 2941 cm3
Die gesuchte Masse erhalten wir nun noch durch Multiplizieren mit der Dichte 8 g/cm3:
m = 2941 cm3 ⋅ 8 g/cm3 = 23528 g = 23,528 kg.