Aufgabenbeispiele von Zylinder

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Zylinder V und O

Beispiel:

Ein Zylinder hat den Durchmesser 33 m und die Höhe h = 6 m. Bestimme sein Volumen und seine Oberfläche.

Lösung einblenden

Zuerst müssen wir den Radius als halben Durchmesser berechnnen: r = 33 2 m = 16.5m

Wir wenden die Kreisformel für die Bestimmung des Flächeninhalts der Grundfläche an:
G = π ⋅ r2

G = π ⋅ 16.52 m² ≈ 855,3 m²

Für das Volumen müssen wir nun noch G = 855.3 m² mit der Höhe h = 6 m multiplizieren:

V = G ⋅ h ≈ 855.3 m² ⋅ 6 m ≈ 5131,79 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 = 6 m und die andere Seite der Umfang der kreisförmigen Grundfläche ist, also U = 2π⋅r = 2π⋅16.5 m ≈ 103.67 m

Somit gilt für die Oberfläche:

O = 2⋅G + M = 2⋅G + h⋅U
≈ 2⋅ 855.3 m² + 6 m ⋅ 2π ⋅ 16.5 m
≈ 1710.6 m² + 6 m ⋅ 103.67 m
≈ 1710.6 m² + 622.04 m²
2332,63 m²

Zylinder rückwärts (einfach)

Beispiel:

Ein Zylinder hat den Mantelflächeninhalt M = 301.6 mm² = und den Radius r = 12 mm. Bestimme das Volumen V dieses Zylinders.

Lösung einblenden

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:

2π · 12 · h = 301.6

Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach h auf:

75,396h = 301,6

75,396h = 301,6 |:75,396
h = 4,0002

Wir erhalten also h = 4 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 ⋅ 122 mm² ≈ 452,39 mm²

Für das Volumen müssen wir nun noch G = 452.39 mm² mit der Höhe h = 4 mm multiplizieren:

V = G ⋅ h ≈ 452.39 mm² ⋅ 4 mm ≈ 1809,56 mm³

Zylinder rückw. (alle Möglichk.)

Beispiel:

Ein Zylinder hat den Mantelflächeninhalt M = 581.2 m² = und die Höhe h = 2.5 m. Bestimme das Volumen V dieses Zylinders.

Lösung einblenden

Um das gesuchte Volumen V berechnen zu können, benötigen wir den Radius r und die Höhe h. Wir müssen also zuerst noch den Radius r 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:

2π · r · 2,5 = 581.2

Jetzt verrechnen wir die Werte und lösen nach r auf:

15,7075r = 581,2

15,7075r = 581,2 |:15,7075
r = 37,0014

Wir erhalten also r = 37 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 ⋅ 372 m² ≈ 4300,84 m²

Für das Volumen müssen wir nun noch G = 4300.84 m² mit der Höhe h = 2.5 m multiplizieren:

V = G ⋅ h ≈ 4300.84 m² ⋅ 2.5 m ≈ 10752,1 m³

Zylinder Anwendungen

Beispiel:

Einen 3,5 m lange Dachrinne hat einen halbkreisförmigen Querschnitt und ist inklusiv ihres Randes 17 cm breit (Durchmesser des Halbkreises). Die Dachrinne ist aus einem 0,34 cm dicken Blech mit einer Dichte von 8 g/cm³ gefertigt. Wie schwer ist die Dachrinne?

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

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 0.34 cm ist, muss also der innere Radius rin = 8.16 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 (8.16 cm)2
= 113.49 cm2 - 104.592 cm2
= 8.898 cm2

Damit können wir das Volumen des Hohlzylinders berechnen. Dazu multiplizieren wir einfach den Flächeninhalt des Kreisrings mit der Höhe des halben Hohlzylinders h = 350 cm:

V = 8.898 cm2 ⋅ 350 cm = 3114 cm3

Die gesuchte Masse erhalten wir nun noch durch Multiplizieren mit der Dichte 8 g/cm3:

m = 3114 cm3 ⋅ 8 g/cm3 = 24912 g = 24.912 kg.