Die nebenstehende Figur rotiert um die Achse A.
Berechne das Volumen des Rotationskörpers in Abhängigkeit von a.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Rotationskörper
Durch die Rotation entsteht ein Kegel auf einem großen Zylinder, aus dem ein Kleinerer ausgeschnitten wurde.
VRotationsko¨rper= Vgroßer Zylinder− Vkleiner Zylinder+ VKegel{\mathrm V}_\mathrm{Rotationskörper}=\;{\mathrm V}_{\mathrm{großer}\;\mathrm{Zylinder}}-\;{\mathrm V}_{\mathrm{kleiner}\;\mathrm{Zylinder}}+\;{\mathrm V}_\mathrm{Kegel}VRotationsko¨rper=VgroßerZylinder−VkleinerZylinder+VKegel
Setze die bekannten Größen in die allgemeine Volumenformel des Kegels ein.
VKegel =13⋅ (rKegel)2⋅π⋅hKegel = 13 ⋅ (2a)2 ⋅π⋅a = 13⋅4a2⋅π⋅a =43a3⋅π\def\arraystretch{1.25} \begin{array}{l}{\mathrm V}_{\mathrm{Kegel}\;}=\frac13\cdot\;({\mathrm r}_\mathrm{Kegel})^2\cdot\mathrm\pi\cdot{\mathrm h}_\mathrm{Kegel}\\\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\;\frac13\;\cdot\;(2\mathrm a)^2\;\cdot\mathrm\pi\cdot\mathrm a\\\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\;\frac13\cdot4\mathrm a^2\cdot\mathrm\pi\cdot\mathrm a\\\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\frac43\mathrm a^3\cdot\mathrm\pi\end{array}VKegel=31⋅(rKegel)2⋅π⋅hKegel=31⋅(2a)2⋅π⋅a=31⋅4a2⋅π⋅a=34a3⋅π
Setze die bekannten Größen in die allgemeine Volumenformel des Zylinders ein.
Vgroßer Zylinder= (rgroßer Zylinder)2 ⋅π⋅hgroßer Zylinder = (2a)2⋅π⋅a = 4a2⋅π⋅a = 4a3⋅π\def\arraystretch{1.25} \begin{array}{l}{\mathrm V}_{\mathrm{großer}\;\mathrm{Zylinder}}=\;({\mathrm r}_{\mathrm{großer}\;\mathrm{Zylinder}})^2\;\cdot\mathrm\pi\cdot{\mathrm h}_{\mathrm{großer}\;\mathrm{Zylinder}}\\\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\;(2\mathrm a)^2\cdot\mathrm\pi\cdot\mathrm a\\\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\;4\mathrm a^2\cdot\mathrm\pi\cdot\mathrm a\\\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\;4\mathrm a^3\cdot\mathrm\pi\end{array}VgroßerZylinder=(rgroßerZylinder)2⋅π⋅hgroßerZylinder=(2a)2⋅π⋅a=4a2⋅π⋅a=4a3⋅π
Vkleiner Zylinder= (rkleiner Zylinder)2⋅π⋅hkleiner Zylinder = a2 ⋅π⋅a = a3 ⋅π\def\arraystretch{1.25} \begin{array}{l}{\mathrm V}_{\mathrm{kleiner}\;\mathrm{Zylinder}}=\;({\mathrm r}_{\mathrm{kleiner}\;\mathrm{Zylinder}})^2\cdot\mathrm\pi\cdot{\mathrm h}_{\mathrm{kleiner}\;\mathrm{Zylinder}}\\\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\;\mathrm a^2\;\cdot\mathrm\pi\cdot\mathrm a\\\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\;\mathrm a^3\;\cdot\mathrm\pi\end{array}VkleinerZylinder=(rkleinerZylinder)2⋅π⋅hkleinerZylinder=a2⋅π⋅a=a3⋅π
Führe alle Ergebnisse in die ursprüngliche Gleichung zusammen.
VRotationsko¨rper= 4a3⋅π − a3⋅π + 43⋅a3⋅π = 413⋅a3⋅π\def\arraystretch{1.25} \begin{array}{l}{\mathrm V}_\mathrm{Rotationskörper}=\;4\mathrm a^3\cdot\mathrm\pi\;-\;\mathrm a^3\cdot\mathrm\pi\;+\;\frac43\cdot\mathrm a^3\cdot\mathrm\pi\\\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\;4\frac13\cdot\mathrm a^3\cdot\mathrm\pi\end{array}VRotationsko¨rper=4a3⋅π−a3⋅π+34⋅a3⋅π=431⋅a3⋅π
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