Würfel, Quader, Prisma und Zylinder

1. Gib die Grundformeln zur Berechnung von Volumen und Oberfläche an:

  • Würfel
  • Quader (Rechteckprisma)
  • Prisma
  • Zylinder
Lösung:

Würfel

a – Kante des Würfels

Volumen V = a3

Oberfläche S = 6a2

kocka1a

Quader

a, b, c – Kanten des Quaders

Volumen V = a·b·c

Oberfläche S = 2(ab+ac+bc)

kocka1b

Prisma

Sp – Grundfläche
Q – Mantelfläche
v – Höhe des Prismas

Volumen V = Sp·v

Oberfläche S = 2Sp + Q

Zylinder

r – Radius der Grundfläche
v – Höhe des Zylinders

Volumen V = π·r2·v

Oberfläche S = 2πr(r+v)

Q = 2πrv

2. Zwei würfelförmige Kisten mit Kanten a = 70 cm, b = 90 cm sollen durch eine würfelförmige Kiste ersetzt werden.

Wie lang wird ihre Kante sein?
Lösung:

kocka2

Die Kante des Ersatzwürfels beträgt c = 102,3 cm.

3. Die Kante des zweiten Würfels ist 2 cm länger als die des ersten. Der Unterschied ihrer Volumina beträgt 728 cm3.

Berechne die Kantenlängen beider Würfel.
Lösung:

Kante des ersten Würfels: x
Kante des zweiten Würfels: x + 2

kocka3

Die Kante des ersten Würfels ist 10 cm, die des zweiten 12 cm.

4. Ein Würfel mit der Kante a ist gegeben. Bekannte Werte stehen in der Tabelle.

Vervollständige die Tabelle!

kocka4
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5. Die Kanten zweier Würfel unterscheiden sich um 22 cm. Ihre Oberflächen unterscheiden sich um 19.272 cm2.

Bestimme die Kanten beider Würfel.
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6. Ein Quader hat die Maße a = 4 cm, b = 3 cm, c = 5 cm.

Berechne den Winkel α zwischen der Basisdiagonale und der Raumdiagonale.
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7. Die Oberfläche eines Quaders beträgt S = 376 cm2. Seine Kanten stehen im Verhältnis a:b:c = 3:4:5.

Berechne das Volumen dieses Quaders.
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8. Ein Wasserbehälter in Form eines Quaders enthält 1500 hl Wasser; die Wasserhöhe beträgt 2,5 m.

Bestimme die Grundflächenabmessungen, wenn eine Seite 4 m länger als die andere ist.
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9. Berechne das Volumen eines Quaders, wenn seine Grundfläche S1 = 272 cm2 und seine Seitenflächen S2 = 240 cm2, S3 = 255 cm2 betragen.

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10. Wie groß ist die Masse einer Eisenstange (ρ = 7800 kg·m-3), die 1,5 m lang ist und einen quadratischen Querschnitt mit der Seite a = 45 mm hat?

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11. Die Basis eines geraden dreieckigen Prismas ist ein rechtwinkliges Dreieck mit Katheten a = 9 cm, b = 12 cm. Die Höhe des Prismas ist doppelt so groß wie die Hypotenuse der Basis.

Berechne das Volumen und die Oberfläche des Prismas.
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12. Wie viel Erde muss bewegt werden, wenn ein gerader Graben von 170 m Länge mit einem gleichschenkligen Trapezquerschnitt (Basen a = 150 cm, c = 80 cm und Höhe v = 83 cm) ausgehoben wird?

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13. Berechne das Volumen und die Oberfläche eines Prismas, dessen Basis eine Raute mit Diagonalen u1 = 12 cm, u2 = 16 cm ist. Die Höhe des Prismas entspricht dem Doppelten der Basisseite.

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14. Die Tabelle enthält Größen, die verschiedene Zylinder kennzeichnen.

Vervollständige die Tabelle!

kocka14
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15. Die Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders, auf die in der Ebene abgerollt, ein Quadrat mit der Fläche a2 = 81 cm2 ergibt.

Bestimme den Grundradius r, die Höhe v und das Volumen V des Zylinders.
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16. Ein gleichseitiger Zylinder (v = 2r) hat das Volumen V = 250 cm3.

Berechne die Oberfläche dieses Körpers.
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17. Ein Aluminiumdraht (ρ = 2,7 g·cm-3) mit dem Durchmesser d = 3 mm hat eine Gesamtmasse von m = 1,909 kg.

Bestimme die Länge des Drahts l.
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18. Der äußere Umfang eines Messingrohrs (ρ = 8,5 g·cm-3) beträgt 31,4 cm. Seine Masse ist 3,14 kg und seine Länge 60 cm.

Wie dick ist die Wand des Rohrs?
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