Umfang und die Zahl π

Circumference and the number π

Mathematik Klasse 8 24 Aufgaben
GeometrieKreiseUmfangIrrationale Zahlen

Der Umfang eines Kreises ist immer gut dreimal so lang wie sein Durchmesser: Der Quotient U : d ist bei jedem Kreis dieselbe Zahl π ≈ 3,14 – an der Münze und am Fahrradrad gemessen, mit ein- und umbeschriebenen Vielecken eingeschlossen. π ist keine abbrechende Dezimalzahl, 3,14 nur eine Näherung. Daraus folgt U = π · d = 2 · π · r. Räumt aus, π sei genau 3,14, und die Verwechslung von Radius und Durchmesser in der Formel. Bereitet die Kreisfläche, Kreisbögen und die Mantelfläche des Zylinders vor.

Umfang messen

Wie lang ist der Rand eines runden Beets? Man rollt eine Schnur einmal herum und misst sie: das ist der Umfang . Dazu kommt der Durchmesser , die längste Strecke durch den Mittelpunkt. Wir messen drei runde Dinge und teilen:

DingDurchmesserUmfangU : d
Münze2,3 cm7,2 cm3,13
Dose7,4 cm23,2 cm3,14
Fahrradrad0,7 m2,2 m3,14

Ob klein oder groß: Der Quotient ist immer etwa 3,14. Diese Zahl heißt π (Pi). Der Umfang ist also gut dreimal so lang wie der Durchmesser.

Ändere den Durchmesser mit dem Regler. Was passiert mit dem Quotienten U : d?

π einschließen

Wie genau ist π? Ein Quadrat im Kreis ist kürzer als der Kreis, ein Quadrat um den Kreis länger. Bei haben die Quadrate die Umfänge 5,66 cm und 8 cm. Geteilt durch d bleibt . Mit mehr Ecken wird der Einschluss enger: Beim Sechseck gilt , beim 24-Eck .

Erhöhe die Eckenzahl n. Zwischen welchen Werten liegt π immer?

Die Zahl π lässt sich nie ganz aufschreiben: bricht nie ab und wiederholt sich nie. 3,14 und 22/7 sind nur Näherungen.

Die Formel für den Umfang

Weil für jeden Kreis gilt, ist der Umfang das π-Fache des Durchmessers. Mit gibt es zwei Schreibweisen:

Das Beet hat , also . Für Kantensteine von 25 cm Länge sind das 76 Steine. Vorsicht: Mit dem Radius braucht man den Faktor 2, sonst fehlt die Hälfte.

Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Ein Topfdeckel hat den Durchmesser 20 cm und den Umfang 62,8 cm. Was ergibt Umfang geteilt durch Durchmesser?

  • ● 3,14
  • ○ 0,32
  • ○ 42,8
62,8 : 20 = 3,14. Bei jedem Kreis kommt bei Umfang : Durchmesser dieselbe Zahl π ≈ 3,14 heraus. 0,32 wäre der Kehrwert d : U (0,32), 42,8 die Differenz U − d.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Ein zweiter Kreis hat den doppelten Durchmesser des Topfdeckels. Bei ihm ist Umfang : Durchmesser doppelt so groß, nämlich etwa 6,28.

✓ Falsch
Der Umfang wird auch doppelt so lang, der Quotient U : d bleibt bei jedem Kreis π ≈ 3,14: 125,6 : 40 = 3,14.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Ein runder Teller hat den Durchmesser 24 cm. Welcher Umfang passt zu ihm?

  • ● 75,4 cm
  • ○ 48 cm
  • ○ 151 cm
Der Umfang ist π · 24 cm ≈ 75,4 cm, also gut dreimal der Durchmesser. 48 cm wäre nur das Doppelte (U = 2d), 151 cm das 2π-Fache des Durchmessers.
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

Um einen Kreis mit d = 2 cm liegt ein Quadrat (Umfang 8 cm), in ihm ein zweites (Umfang 5,66 cm). Zwischen welchen Zahlen liegt π?

  • ● 2,83 und 4
  • ○ 5,66 und 8
  • ○ 1,41 und 2
Man teilt die Umfänge durch den Durchmesser: 5,66 : 2 = 2,83 und 8 : 2 = 4. So ist 2,83 < π < 4. 5,66 und 8 sind die Umfänge selbst, 1,41 und 2 die Seitenlängen der Quadrate.
Wahr / Falsch #5 15s ▶ Testen

Lena rechnet mit π = 3,14 und erhält für einen Kreis mit d = 100 m den Umfang 314 m. Der Taschenrechner zeigt 314,159… m. Lenas Wert ist genau richtig.

✓ Falsch
3,14 ist nur eine Näherung; π = 3,14159… hört nie auf. Lenas 314 m sind gerundet, nicht exakt.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Bei d = 10 cm hat das einbeschriebene Sechseck den Umfang 30 cm, das umbeschriebene 34,6 cm. Welcher Wert kann π sein?

  • ● 3,14
  • ○ 2,9
  • ○ 3,5
Geteilt durch d = 10 cm: 3 < π < 3,46. Nur 3,14 liegt dazwischen; 2,9 liegt unter der unteren, 3,5 über der oberen Schranke.
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

Ein rundes Beet hat den Durchmesser 6 m. Welche Rechnung liefert seinen Umfang?

  • ● π · 6 m
  • ○ π · 3 m
  • ○ π · 6² m
U = π · d = π · 6 m ≈ 18,85 m. π · 3 m setzt den Radius statt des Durchmessers ein (halber Umfang), π · 6² gehört nicht zum Umfang.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Ein Kreis hat den Radius 5 cm. Sein Umfang ist π · 5 cm ≈ 15,7 cm.

✓ Falsch
Mit dem Radius gilt U = 2 · π · r = 2 · π · 5 cm ≈ 31,4 cm. 15,7 cm ist nur der halbe Umfang.
Im Bild tippen #9 15s ▶ Testen

Tippe auf die Strecke, deren Länge in der Formel U = π · d vorkommt.

✓ Antwort: BC
In U = π · d steht der Durchmesser d, die längste Strecke durch den Mittelpunkt: BC. MA ist ein Radius, EF eine Sehne, die nicht durch den Mittelpunkt geht.
Wahr / Falsch #10 25s ▶ Testen

Ein Kreis hat d = 6 cm. Ist U = 3,14 · 6 = 18,84 cm?

✓ Ja
Wahr / Falsch #11 25s ▶ Testen

Ein Kreis hat d = 9 cm. Ist U = 3,14 · 9 = 28,26 cm?

✓ Ja
Mittel
Zahleneingabe #1 15s ▶ Testen

Bei jedem Kreis ist Umfang : Durchmesser ungefähr gleich. Wie groß ist dieser Quotient (auf zwei Nachkommastellen gerundet)?

✓ Antwort: 3.14
Umfang : Durchmesser = π ≈ 3,14 – für alle Kreise.
Zahleneingabe #2 15s ▶ Testen

Runde π = 3,14159265… auf drei Nachkommastellen.

✓ Antwort: 3.142
π = 3,14159… ; die vierte Nachkommastelle ist eine 5, deshalb wird aufgerundet: 3,142.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Berechne den Umfang eines Kreises mit d = 4 m (auf 0,01 m gerundet).

✓ Antwort: 12.57
U = π · 4 m = 12,5664 m ≈ 12,57 m.
Zahleneingabe #4 20s ▶ Testen

Berechne 3,14 · 10.

✓ Antwort: 31.4
Zahleneingabe #5 45s ▶ Testen

Ein Kreis hat r = 4 cm. Berechne den Umfang U (in cm). Rechne mit π ≈ 3,14.

✓ Antwort: 25.12
Zahleneingabe #6 45s ▶ Testen

Ein Kreis hat r = 7 cm. Berechne den Umfang U (in cm). Rechne mit π ≈ 3,14.

✓ Antwort: 43.96
Zahleneingabe #7 45s ▶ Testen

Ein Kreis hat d = 10 cm. Berechne den Umfang U (in cm). Rechne mit π ≈ 3,14.

✓ Antwort: 31.4
Zahleneingabe #8 45s ▶ Testen

Ein Kreis hat d = 12 cm. Berechne den Umfang U (in cm). Rechne mit π ≈ 3,14.

✓ Antwort: 37.68
Schwer
Zahleneingabe #1 40s ▶ Testen

Anna wickelt eine Schnur einmal um ein Fass. Die Schnur ist 1,88 m lang. Wie groß ist der Durchmesser des Fasses in cm (Umfang : Durchmesser ≈ 3,14; auf ganze cm gerundet)?

✓ Antwort: 60
d = U : π ≈ 188 cm : 3,14 ≈ 59,9 cm, also etwa 60 cm.
Zahleneingabe #2 40s ▶ Testen

Ein Kreis hat den Radius 5 cm. Das einbeschriebene Sechseck hat sechs gleich lange Seiten, jede so lang wie der Radius. Wie viel ist der Umfang des Sechsecks geteilt durch den Durchmesser des Kreises?

✓ Antwort: 3
Umfang des Sechsecks: 6 · 5 cm = 30 cm. Durchmesser: 10 cm. 30 : 10 = 3. Das ist die untere Schranke: π > 3.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Um ein rundes Beet mit dem Radius 2,5 m soll ein Zaun. Wie lang ist der Zaun (auf 0,1 m gerundet)?

✓ Antwort: 15.7
U = 2 · π · r = 2 · π · 2,5 m = 15,708 m ≈ 15,7 m.
Zahleneingabe #4 40s ▶ Testen

Ein Fahrrad legt bei einer Umdrehung des Rades 2,20 m zurück. Wie groß ist der Durchmesser des Rades in cm (auf ganze cm gerundet)?

✓ Antwort: 70
Der Weg ist der Umfang: d = U : π = 220 cm : π ≈ 70,0 cm, also etwa 70 cm.
KI-bewertete Rechnung #5 240s ▶ Testen

Ein kreisrundes Beet mit dem Durchmesser 4 m soll mit geraden Kantensteinen von je 25 cm Länge umrandet werden. Zeichne eine Skizze, schreibe die Formel für den Umfang auf, berechne ihn und bestimme, wie viele Steine du kaufen musst. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Skizze: Kreis mit d = 4 m. U = π · d = π · 4 m ≈ 12,57 m. 12,57 m : 0,25 m ≈ 50,3, also braucht man 51 Steine (aufrunden).
Der Rand ist der Umfang: U = π · 4 m ≈ 12,57 m. Geteilt durch 0,25 m sind das 50,3 Steine, gekauft werden 51.