Volumen: Grundfläche mal Höhe

Volume: base times height

Mathematik Klasse 8 21 Aufgaben
GeometrieVolumen

Das Volumen jedes geraden Prismas ist Grundfläche mal Höhe, unabhängig von der Form der Grundfläche: Man stapelt Schichten der Höhe 1. Der Zylinder ist der Grenzfall von Prismen mit regelmäßigem n-Eck als Grundfläche; deren Grundfläche nähert sich π · r², also V = π · r² · h. Höhe wirkt einfach, Radius zweifach. Räumt aus: V = G + h, das Halbieren des Dreiecks zweimal anwenden, V mit dem Mantel 2πrh verwechseln und die Illusion der Linearität. Bereitet Sachaufgaben, Pyramide und Kegel und die Kugel vor.

Prisma: Schichten stapeln

Beim Quader ist das Volumen Grundfläche mal Höhe. Das gilt für jedes gerade Prisma, gleich welche Form die Grundfläche hat: Man schneidet das Prisma in Schichten der Höhe 1 cm. Jede Schicht hat den Rauminhalt , bei der Höhe h liegen h Schichten übereinander:

Das Trapez mit den Seiten 5 cm und 3 cm und der Höhe 2 cm hat . Ein Prisma dieser Grundfläche und 6 cm Höhe hat . Vorsicht: Bei einem Dreieck rechnet man die Grundfläche aus; die Halbierung steckt dann in G und wird nicht noch einmal angewendet.

Erhöhe die Höhe h Schicht für Schicht. Wie ändert sich V bei jeder Schicht?

Zylinder: der Grenzfall

Beim Zylinder ist die Grundfläche ein Kreis. Ein Prisma mit einem regelmäßigen n-Eck im Kreis sieht mit wachsendem n immer mehr wie ein Zylinder aus, und seine Grundfläche nähert sich : bei ist sie 2,60 cm² (n = 6), 3,00 cm² (n = 12), 3,11 cm² (n = 24), zuletzt 3,14 cm². Der Zylinder ist der Grenzfall der Prismen, also gilt auch hier Grundfläche mal Höhe:

Die Regentonne mit und fasst , das sind 254 Liter (1 l = 1000 cm³). Doppelte Höhe ergibt doppeltes Volumen, doppelter Radius dagegen das Vierfache.

Erhöhe die Eckenzahl n. Welchem Wert nähert sich die Grundfläche G_n?
Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Ein gerades Prisma hat die Grundfläche 12 cm² und die Höhe 5 cm. Welches Volumen hat es?

  • ● 60 cm³
  • ○ 17 cm³
  • ○ 30 cm³
V = G · h = 12 cm² · 5 cm = 60 cm³. 17 cm³ addiert die Zahlen, 30 cm³ halbiert noch einmal – die Halbierung eines Dreiecks steckt schon in G.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Ein Dreiecksprisma und ein Quader haben beide die Grundfläche 6 cm² und die Höhe 10 cm. Ihre Volumina sind gleich.

✓ Wahr
Beide haben V = G · h = 6 cm² · 10 cm = 60 cm³. Die Form der Grundfläche spielt keine Rolle, nur ihr Flächeninhalt.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Ein Prisma hat als Grundfläche ein regelmäßiges n-Eck, dessen Ecken auf einem Kreis liegen. Wenn n immer größer wird, nähert sich das Prisma …

  • ● einem Zylinder
  • ○ einer Kugel
  • ○ einem Kegel
Das n-Eck wird dem Kreis immer ähnlicher, das Prisma dem Zylinder. Eine Kugel oder ein Kegel hat keine gleich große Grundfläche über die ganze Höhe.
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

Die Grundfläche des einbeschriebenen n-Ecks im Kreis mit r = 1 cm ist 2,60 cm² (n = 6), 3,00 cm² (n = 12) und 3,11 cm² (n = 24). Welchem Wert nähert sie sich?

  • ● 3,14 cm²
  • ○ 3,00 cm²
  • ○ 6,28 cm²
Die Grundfläche nähert sich der Kreisfläche π · r² = π · 1² cm² ≈ 3,14 cm². 3,00 cm² ist nur der Wert bei n = 12, und 6,28 ist der Zahlenwert des Umfangs 2π, keine Fläche.
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Ein Zylinder hat r = 3 cm und h = 10 cm. Welche Rechnung liefert sein Volumen?

  • ● π · 3² · 10
  • ○ 2 · π · 3 · 10
  • ○ π · 3 · 10
V = π · r² · h = π · 3² · 10 cm³ ≈ 282,7 cm³. 2 · π · 3 · 10 ist die Mantelfläche, π · 3 · 10 lässt das Quadrat des Radius weg.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Ein Zylinder hat r = 4 cm und h = 5 cm. Welche Angabe ist sein Volumen?

  • ● 251,3 cm³
  • ○ 125,7 cm³
  • ○ 251,3 cm²
V = π · 4² · 5 cm³ ≈ 251,3 cm³. 125,7 ist der Zahlenwert der Mantelfläche 2 · π · 4 · 5, und cm² wäre die Einheit einer Fläche.
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

Ein Zylinder hat das Volumen 100 cm³. Bei gleichem Radius wird die Höhe verdoppelt. Welches Volumen hat er dann?

  • ● 200 cm³
  • ○ 400 cm³
  • ○ 800 cm³
V = π · r² · h ist proportional zu h: Höhe mal 2 ergibt Volumen mal 2, also 200 cm³. Das Vierfache (400 cm³) gälte für den Radius, das Achtfache für alle drei Längen eines Quaders.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Verdoppelt man bei gleicher Höhe den Radius eines Zylinders, vervierfacht sich sein Volumen.

✓ Wahr
V = π · (2r)² · h = 4 · π · r² · h: Der Radius steckt zweimal in der Formel, der Faktor 2 wirkt zweimal.
Mittel
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Ein gerades Prisma hat die Grundfläche 14,5 cm² und die Höhe 8 cm. Berechne sein Volumen (in cm³).

✓ Antwort: 116
V = G · h = 14,5 cm² · 8 cm = 116 cm³.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Das Prisma mit dem 24-Eck als Grundfläche hat die Grundfläche 3,106 cm² und die Höhe 5 cm. Berechne sein Volumen (in cm³, auf 0,01 gerundet).

✓ Antwort: 15.53
V = G · h = 3,106 cm² · 5 cm = 15,53 cm³.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Berechne das Volumen eines Zylinders mit r = 4 cm und h = 9 cm (in cm³, auf 0,1 gerundet).

✓ Antwort: 452.4
V = π · 4² · 9 cm³ = 452,389 cm³ ≈ 452,4 cm³.
Zahleneingabe #4 20s ▶ Testen

Der Radius eines Zylinders wird mit dem Faktor 3 multipliziert, die Höhe bleibt gleich. Mit welchem Faktor wird das Volumen multipliziert?

✓ Antwort: 9
Der Radius steckt quadratisch in der Formel: 3² = 9.
Zahleneingabe #5 60s ▶ Testen

Ein Zylinder hat r = 2 cm und h = 5 cm. Berechne sein Volumen (in cm³). Rechne mit π ≈ 3,14.

✓ Antwort: 62.8
Zahleneingabe #6 60s ▶ Testen

Ein Zylinder hat r = 3 cm und h = 4 cm. Berechne sein Volumen (in cm³). Rechne mit π ≈ 3,14.

✓ Antwort: 113.04
Zahleneingabe #7 60s ▶ Testen

Eine Dose ist 10 cm hoch und hat den Durchmesser d = 8 cm. Wie viel passt hinein (in cm³)? Rechne mit π ≈ 3,14.

✓ Antwort: 502.4
Zahleneingabe #8 60s ▶ Testen

Ein Eimer (ein Zylinder) ist 12 cm hoch und hat den Durchmesser d = 10 cm. Wie viel Wasser passt hinein (in cm³)? Rechne mit π ≈ 3,14.

✓ Antwort: 942
Schwer
Zahleneingabe #1 40s ▶ Testen

Die Grundfläche eines geraden Prismas ist ein Dreieck mit der Grundseite 6 cm und der Höhe 4 cm; das Prisma ist 10 cm hoch. Berechne sein Volumen (in cm³).

✓ Antwort: 120
Grundfläche: G = 1/2 · 6 cm · 4 cm = 12 cm². Volumen: V = 12 cm² · 10 cm = 120 cm³.
Zahleneingabe #2 40s ▶ Testen

Der Zylinder mit r = 1 cm und h = 5 cm hat V = π · 1² · 5 cm³ ≈ 15,71 cm³. Um wie viel cm³ ist er größer als das 24-Eck-Prisma mit 15,53 cm³ (auf 0,01 gerundet)?

✓ Antwort: 0.18
15,71 cm³ − 15,53 cm³ = 0,18 cm³. Der Unterschied ist klein: Das 24-Eck-Prisma nähert den Zylinder schon gut an.
Zahleneingabe #3 50s ▶ Testen

Die Regentonne hat den Durchmesser 60 cm und die Höhe 90 cm. Wie viele Liter fasst sie (auf ganze Liter gerundet; 1 l = 1000 cm³)?

✓ Antwort: 254
r = 30 cm. V = π · 30² · 90 cm³ = 254469 cm³ = 254,5 l ≈ 254 l.
Zahleneingabe #4 50s ▶ Testen

Ein Kübel mit r = 10 cm und h = 20 cm fasst 6,28 Liter. Wie viel fasst ein Kübel mit r = 20 cm und h = 10 cm (in Liter, auf 0,1 gerundet)?

✓ Antwort: 12.6
Der Radius wird verdoppelt (Faktor 4), die Höhe halbiert (Faktor 1/2): 4 · 1/2 = 2, also 2 · 6,28 l ≈ 12,6 l. Nachgerechnet: π · 20² · 10 cm³ = 12566 cm³ ≈ 12,6 l.
KI-bewertete Rechnung #5 240s ▶ Testen

Eine Konservendose hat den Radius 5 cm und die Höhe 12 cm. Reicht sie für einen Liter Suppe? Zeichne eine Skizze, schreibe die Formel auf, berechne das Volumen in cm³ und in Litern und beantworte die Frage in einem Satz. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Skizze: Zylinder mit r = 5 cm und h = 12 cm. V = π · r² · h = π · 5² · 12 cm³ ≈ 942,5 cm³ ≈ 0,94 l. Das ist weniger als 1 l (1000 cm³), die Dose reicht nicht ganz für einen Liter.
V = π · 5² · 12 cm³ ≈ 942,5 cm³ = 0,9425 l, knapp unter einem Liter.