Aufgabenbeispiele von Prismen

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Volumen eines Prisma

Beispiel:

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Berechne das Volumen des dargestellten, senkrechten Prismas.

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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 5 cm nach oben ist.
Die Fläche der Grundseite berechnet man mit:
A = 1 2 ⋅ Grundseite ⋅ Höhe
also hier:

A = 1 2 ⋅ 14 cm ⋅ 8 cm = 56 cm²

Das wird dann mit der Höhe multipliziert: V = 56 cm² ⋅ 5 cm = 280 cm³

Volumen eines Prisma 2

Beispiel:

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Ein Prisma hat die abgebildete Figur als Grundfläche und
die Höhe h = 90 m. Berechne das Volumen des Prismas.

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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 = 1 2 c ⋅ hc

Dazu müssen wir zuerst noch die Höhe hc mit dem Satz des Pythagoras (im rechtwinkligen halben Dreieck) berechnen:

hc2 + ( 5 2 )2 = 52 |-( 5 2 )2

hc2 = 52 - ( 5 2 )2 = 52 - 2.52 = 25 - 6.25= 18.75

Daraus ergibt sich:

hc = 18.75 ≈ 4.33

Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche ADreieck:

ADreieck = 1 2 c ⋅ hc = 1 2 ⋅ 5 ⋅ 4.33 ≈ 10.8

Man hätte den Flächeninhalt des gleichseitigen Dreiecks auch mit dessen Flächenformel berechnen können:
ADreieck = 3 4 a2 = 3 4 25 ≈ 10.8

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 ⋅ 10.8 ≈ 65

Um nun das gesuchte Volumen des Prismas zu berechnen, müssen wir nur noch die Grundfläche G mit der Höhe h=90 m multiplizieren:

V = G ⋅ h ≈ 65 m² ⋅ 90 m ≈ 5845.7 m³

Prismavolumen rückwärts

Beispiel:

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Ein Prisma hat das Volumen V = 8417.8 cm³, die Höhe h = 90 cm und als Grundfläche das abgebildete regelmäßige Sechseck.
Berechne die rote Strecke x.

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Da ja für das Volumen eines Prismas V = G ⋅ h gilt, können wir umgekehrt sofort die Grundfläche berechnen als :
G = V h 8417.8 90 ≈ 93.53

Die Grundfläche dieses regelmäßigen Sechseck besteht aus 6 kleinen gleichseitigen Dreiecken. Deswegen muss der Flächeninhalt eines dieser 6 kleinen gleichseitigen Dreiecke eben gerade A = 1 6 G ≈ 93.53 6 ≈ 15.59 sein

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 + ( x 2 )2 = x2 |-( x 2 )2

hc2 = x2 - ( x 2 )2 = x2 - 1 4 x2 = 3 4 x2

Daraus ergibt sich:

hc = 3 2 a

Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche ADreieck:

ADreieck = 1 2 a ⋅ hc = 1 2 ⋅ a ⋅ 3 2 a ≈ 3 4 x2

Hier können wir jetzt die bereits ermittelte Grundfläche ADreieck = 15.59 einsetzen:

15.59 ≈ 3 4 x2 | ⋅4: 3

36 ≈ x2

x ≈ 36 ≈ 6

Für x = 6 cm ist somit die Grundfläche ADreieck ≈ 15.6 cm² und das Volumen des Prismas V ≈ 8417.8 cm³