Aufgabenbeispiele von Prismen

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Volumen eines Prisma

Beispiel:

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Berechne das Volumen V 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 9.5 cm nach schräg hinten ist.
Die Fläche der Grundseite berechnet man mit:
A = 1 2 ⋅ Grundseite ⋅ Höhe (wofür beim rechtwinkligen Dreieck die Katheten benutzt werden können)
also hier:

A = 1 2 ⋅ 7 cm ⋅ 5 cm = 17.5 cm²

Das wird dann mit der Höhe multipliziert: V = 17.5 cm² ⋅ 9.5 cm = 166.25 cm³

Volumen eines Prisma 2

Beispiel:

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Ein Prisma hat die abgebildete Figur als Grundfläche und
die Höhe h = 70 cm. Berechne das Volumen des Prismas.

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Wir berechnen natürlich zuerst den Flächeninhalt der abgebildeten Grundfläche und nutzen hierfür die Flächeninhaltsformel des Dreiecks:

G = 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 = 62 |-( 5 2 )2

hc2 = 62 - ( 5 2 )2 = 62 - 2.52 = 36 - 6.25= 29.75

Daraus ergibt sich:

hc = 29.75 ≈ 5.454

Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche G:

G = 1 2 c ⋅ hc = 1 2 ⋅ 5 ⋅ 5.454 ≈ 13.6

Um nun das gesuchte Volumen des Prismas zu berechnen, müssen wir nur noch die Grundfläche G mit der Höhe h=70 cm multiplizieren:

V = G ⋅ h ≈ 13.6 cm² ⋅ 70 cm ≈ 954.5 cm³

Prismavolumen rückwärts

Beispiel:

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Ein Prisma hat das Volumen V = 3464.1 cm³, die Höhe h = 80 cm und als Grundfläche das abgebildete gleichseitige Dreieck.
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 3464.1 80 ≈ 43.3

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 G:

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

Hier können wir jetzt die bereits ermittelte Grundfläche G = 43.3 einsetzen:

43.3 ≈ 3 4 x2 | ⋅4: 3

100 ≈ x2

x ≈ 100 ≈ 10

Für x = 10 cm ist somit die Grundfläche G ≈ 43.3 cm² und das Volumen des Prismas V ≈ 3464.1 cm³