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Mathematik · Klasse 8 · Kapitel

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Volumen und Oberfläche zusammengesetzter Körper

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Ein Betonsockel hat die Form eines L. Unten ist er 8 dm lang, 3 dm breit und 2 dm hoch. Links steht darauf ein Teil mit 3 dm Länge und 4 dm Höhe. Wie viele Liter Beton braucht man? Länge mal Breite mal Höhe passt nicht.

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Manche multiplizieren die größten Maße und kommen auf zu viel, andere nehmen irgendwelche drei Zahlen aus dem Bild. Es kommen fünf verschiedene Ergebnisse heraus, und niemand weiß, welche Länge zu welcher Höhe gehört. Eine Formel für das L gibt es nicht, aber zwei Quader. Wir ziehen eine Trennlinie, schreiben zu jedem Teil seine drei Maße und addieren. Wer anders zerlegt, muss auf dasselbe Ergebnis kommen – das ist die Probe.

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

Fit für das Kapitel?

Das brauchst du aus früheren Themen. Klappt es nicht, frag nach, bevor es losgeht.

ÜbenWeißt du das noch?

Volumen zählt Würfel, Oberfläche zählt Quadrate auf der Hülle.

  1. ●39
    Ein Quader hat die Kanten 7 cm, 2 cm und 9 cm. Berechne Volumen.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    V = 126 cm³
  2. ●40
    Ein Prisma hat als Grundfläche ein Dreieck mit Grundseite 5 cm und Höhe 7 cm. Das Prisma ist 7 cm hoch. Volumen?
    Lösung zeigen
    1. G = g · h : 2 = 5 · 7 : 2 = 17,5 cm²
    2. V = G · h = 17,5 · 7 = 122,5 cm³
    Ergebnis:
    122,5 cm³

So kannst du es dir vorstellen

EntdeckenEin Körper ist die Summe seiner Teile

Ein zusammengesetzter Körper besteht aus Quadern und Prismen, die man kennt. Sein Volumen ist die Summe der Teilvolumen, und was fehlt, wird abgezogen. Die Oberfläche ist die Summe der Flächen, die man von außen sieht.

Ein Quader, aus dem ein kleiner Quader fehlt: Volumen ist großes Volumen minus fehlendesfehltgroßer QuaderV = V(groß)− V(fehlt)

WeiterdenkenDenk nach

Warum wird die Oberfläche kleiner, wenn zwei Quader mit einer Fläche aneinanderstoßen, das Volumen aber nicht?

1Ich zerlege zusammengesetzte Körper in Quader und Prismen und berechne das Volumen.

EntdeckenFrage

Könntest du einen Würfel aus Wasser mit 1 m Kantenlänge hochheben?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Der Würfel hat 1 m · 1 m · 1 m = 1 m³, das sind 1000 Liter. Ein Liter Wasser wiegt etwa 1 kg, der Würfel also rund 1000 kg, eine Tonne. So viel wiegt ein kleines Auto.

MerkenZerlegen in Teilkörper

Einen zusammengesetzten Körper zerlegt man in Quader und Prismen und addiert ihre Volumen.

Beispiel: 6 · 4 · 2 + 3 · 4 · 3 = 48 + 36 = 84 cm³.

BeispielVolumen durch Zerlegen in Quader

Ein Werkstück aus Holz hat die Form im Bild. Es ist 6 cm tief. Wie groß ist sein Volumen?
10 cm6 cm3 cm7 cm6 cm?
Schritt für Schritt
  1. Unterer Quader: 10 · 6 · 3 = 180
  2. Oberer Quader: 7 · 6 · 6 = 252
  3. V = 180 + 252 = 432, also 432 cm³.
  1. Unterer Quader: 10 · 6 · 3 = 180
  2. Oberer Quader: 7 · 6 · 6 = 252
  3. V = 180 + 252 = 432, also 432 cm³.
Ergebnis:
432 cm³

AchtungTeilkörper falsch zerlegt oder Dreieck nicht halbiert

So nicht
Haus 4 m breit, 6 m lang, Wände 3 m, Dach 2 m hoch: V = 4 · 6 · 3 + 4 · 2 · 6 = 120 m³
So richtig
Dach halbieren: 4 · 6 · 3 + 4 · 2 : 2 · 6 = 72 + 24 = 96 m³

Zeichne die Trennlinie ins Bild und schreibe zu jedem Teilkörper seine drei Maße. Beim Dreieck als Grundfläche durch 2 teilen.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Der Winkelstein besteht aus zwei Quadern: unten 6 cm · 8 cm · 4 cm, oben 3 cm · 8 cm · 6 cm. Berechne sein Volumen.
    6 cm8 cm4 cm3 cm6 cm?
    So fängst du an:
    Unterer Quader: 6 · 8 · 4 = 192
    Lösung zeigen
    1. Unterer Quader: 6 · 8 · 4 = 192
    2. Oberer Quader: 3 · 8 · 6 = 144
    3. V = 192 + 144 = 336, also 336 cm³.
    Ergebnis:
    336 cm³
  2. ●2
    Der Winkelstein besteht aus zwei Quadern: unten 8 cm · 7 cm · 2 cm, oben 4 cm · 7 cm · 4 cm. Berechne sein Volumen.
    8 cm7 cm2 cm4 cm4 cm?
    Lösung zeigen
    1. Unterer Quader: 8 · 7 · 2 = 112
    2. Oberer Quader: 4 · 7 · 4 = 112
    3. V = 112 + 112 = 224, also 224 cm³.
    Ergebnis:
    224 cm³
  3. ★3
    Zerlege den Körper im Bild in zwei Quader und berechne das Volumen. Der untere ist 7 dm lang.
    7 dm8 dm3 dm2 dm2 dm?
    Lösung zeigen
    1. Unterer Quader: 7 · 8 · 3 = 168
    2. Oberer Quader: 2 · 8 · 2 = 32
    3. V = 168 + 32 = 200, also 200 dm³.
    Ergebnis:
    200 dm³

2Ich berechne das Volumen von Körpern mit Aussparungen.

EntdeckenFrage

Warum sieht man von einem Eisberg nur die Spitze?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Eis hat etwa die Dichte 0,92 g/cm³, Meerwasser etwa 1,03 g/cm³. Ein schwimmender Körper taucht so tief ein, bis das verdrängte Wasser so viel wiegt wie er selbst. 0,92 : 1,03 ≈ 0,89, also liegen fast 90 Prozent unter Wasser.

MerkenAussparungen abziehen

Fehlt ein Stück, rechnet man den vollen Quader und zieht das Stück ab.

Beispiel: 10 · 6 · 4 − 2 · 2 · 4 = 240 − 16 = 224 cm³.

BeispielVolumen mit Aussparung: ergänzen und abziehen

Ein Holzklotz ist 10 dm lang, 10 dm breit und 5 dm hoch. Senkrecht hindurch geht ein rechteckiges Loch, 2 dm mal 2 dm. Wie groß ist das Volumen des Klotzes?
gegebengesucht10 dm5 dm2 dm?
Schritt für Schritt
  1. Voller Quader: 10 · 10 · 5 = 500
  2. Loch: 2 · 2 · 5 = 20
  3. V = 500 − 20 = 480
  1. Voller Quader: 10 · 10 · 5 = 500
  2. Loch: 2 · 2 · 5 = 20
  3. V = 500 − 20 = 480
Ergebnis:
480 dm³

AchtungAussparung oder Wandstärke falsch abgezogen

So nicht
Kasten außen 50 · 30 · 20 cm, Wand 2 cm, oben offen: innen 48 · 28 · 18 = 24.192 cm³
So richtig
Kasten außen 50 · 30 · 20 cm, Wand 2 cm, oben offen: innen 46 · 26 · 18 = 21.528 cm³

Voller Körper minus Loch. Bei Länge und Breite sind es zwei Wände, in der Höhe beim offenen Kasten nur der Boden.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Ein Holzklotz ist 8 dm lang, 10 dm breit und 4 dm hoch. Senkrecht hindurch geht ein rechteckiges Loch, 2 dm mal 3 dm. Wie groß ist das Volumen des Klotzes?
    gegebengesucht8 dm10 dm4 dm2 dm3 dm?
    So fängst du an:
    Voller Quader: 8 · 10 · 4 = 320
    Lösung zeigen
    1. Voller Quader: 8 · 10 · 4 = 320
    2. Loch: 2 · 3 · 4 = 24
    3. V = 320 − 24 = 296
    Ergebnis:
    296 dm³
  2. ●5
    Von einem Quader (8 dm lang, 7 dm breit, 7 dm hoch) wird an einer Ecke ein Würfel mit der Kante 2 dm abgesägt. Welches Volumen bleibt?
    gegebengesucht8 dm7 dm2 dm?
    Lösung zeigen
    1. Quader: 8 · 7 · 7 = 392
    2. Würfel: 2 · 2 · 2 = 8
    3. V = 392 − 8 = 384
    Ergebnis:
    384 dm³
  3. ★6
    Ein Holzklotz ist 10 cm lang, 6 cm breit und 6 cm hoch. Senkrecht hindurch geht ein rechteckiges Loch, 2 cm mal 2 cm. Wie groß ist das Volumen des Klotzes?
    gegebengesucht10 cm6 cm2 cm?
    Lösung zeigen
    1. Voller Quader: 10 · 6 · 6 = 360
    2. Loch: 2 · 2 · 6 = 24
    3. V = 360 − 24 = 336
    Ergebnis:
    336 cm³

3Ich berechne die Oberfläche zusammengesetzter Körper.

EntdeckenFrage

Wie lange füllt ein Gartenschlauch ein Schwimmbecken?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Ein Becken mit 50 m Länge, 25 m Breite und 2 m Tiefe fasst 2500 m³, also 2,5 Millionen Liter. Liefert der Schlauch 20 Liter in der Minute, dauert es 125.000 Minuten. Das sind fast 87 Tage ohne Pause.

MerkenOberfläche und Berührfläche

Addiere die Oberflächen der Teilkörper und ziehe die Berührfläche zweimal ab.

Sie ist bei beiden Teilen verschwunden. Beispiel: 184 + 24 − 2 · 4 = 200 cm².

BeispielOberfläche zusammengesetzter Körper

Auf einem Quader (9 cm · 9 cm · 4 cm) steht mittig ein Würfel mit der Kante 2 cm. Berechne die Oberfläche des ganzen Körpers.
9942
Schritt für Schritt
  1. Quader: 2 · (81 + 36 + 36) = 306
  2. Würfel: 6 · 4 = 24
  3. Berührfläche fällt zweimal weg: 306 + 24 − 2 · 4 = 322
  1. Quader: 2 · (81 + 36 + 36) = 306
  2. Würfel: 6 · 4 = 24
  3. Berührfläche fällt zweimal weg: 306 + 24 − 2 · 4 = 322
Ergebnis:
322 cm²

AchtungTeilflächen vergessen oder zu viel gezählt

So nicht
Würfel (Kante 2 cm) auf Quader 8 · 6 · 2 cm: O = 152 + 24 − 4 = 172 cm²
So richtig
Berührfläche zweimal weg: O = 152 + 24 − 2 · 4 = 168 cm²

Zähle jede Fläche einzeln auf. Die Berührfläche fällt bei beiden Teilkörpern weg, beim offenen Kasten fehlt der Deckel.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Auf einem Quader (7 cm · 6 cm · 3 cm) steht mittig ein Würfel mit der Kante 2 cm. Berechne die Oberfläche des ganzen Körpers.
    7632
    So fängst du an:
    Quader: 2 · (42 + 21 + 18) = 162
    Lösung zeigen
    1. Quader: 2 · (42 + 21 + 18) = 162
    2. Würfel: 6 · 4 = 24
    3. Berührfläche fällt zweimal weg: 162 + 24 − 2 · 4 = 178
    Ergebnis:
    178 cm²
  2. ●8
    Ein Siegerpodest besteht aus einem Quader (9 dm · 9 dm · 3 dm) und einem Würfel (Kante 6 dm) obendrauf. Wie viel Fläche wird gestrichen, wenn auch der Boden Farbe bekommt?
    9936
    Lösung zeigen
    1. Quader: 2 · (81 + 27 + 27) = 270
    2. Würfel: 6 · 36 = 216
    3. Berührfläche fällt zweimal weg: 270 + 216 − 2 · 36 = 414
    Ergebnis:
    414 dm²
  3. ★9
    Auf einem Quader (7 cm · 6 cm · 4 cm) steht mittig ein Würfel mit der Kante 3 cm. Berechne die Oberfläche des ganzen Körpers.
    7643
    Lösung zeigen
    1. Quader: 2 · (42 + 28 + 24) = 188
    2. Würfel: 6 · 9 = 54
    3. Berührfläche fällt zweimal weg: 188 + 54 − 2 · 9 = 224
    Ergebnis:
    224 cm²

4Ich berechne Prismen mit Trapez- und Dreiecksgrundfläche aus dem Alltag.

EntdeckenFrage

Warum frieren kleine Tiere wie Mäuse schneller als große Tiere wie Elefanten?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Wärme geht über die Oberfläche verloren, gespeichert wird sie im Volumen. Denk dir die Tiere als Würfel: Kante mal 10 heißt Oberfläche mal 100, aber Volumen mal 1000. Das große Tier hat je Kubikzentimeter viel weniger Haut, durch die Wärme entweicht.

MerkenPrismen im Alltag

Bei jedem Prisma gilt: Grundfläche mal Höhe.

Die Grundfläche ist der Querschnitt, sie steht oft vorne und nicht unten. Graben: (2 + 4) : 2 · 1 = 3 m², mal 10 m Länge ergibt 30 m³.

BeispielPrismen im Alltag: Graben, Deich, Rampe, Dachrinne

Eine Rampe aus Beton hat als Querschnitt ein rechtwinkliges Dreieck: 4 m lang und 1 m hoch. Die Rampe ist 2 m breit. Wie viel Beton braucht man?
4 m1 m2 m
Schritt für Schritt
  1. Grundfläche: 4 · 1 : 2 = 2
  2. V = 2 · 2 = 4
  1. Grundfläche: 4 · 1 : 2 = 2
  2. V = 2 · 2 = 4
Ergebnis:
4 m³

AchtungNoch einmal: Teilkörper falsch zerlegt oder Dreieck nicht halbiert

So nicht
Haus 4 m breit, 6 m lang, Wände 3 m, Dach 2 m hoch: V = 4 · 6 · 3 + 4 · 2 · 6 = 120 m³
So richtig
Dach halbieren: 4 · 6 · 3 + 4 · 2 : 2 · 6 = 72 + 24 = 96 m³

Zeichne die Trennlinie ins Bild und schreibe zu jedem Teilkörper seine drei Maße. Beim Dreieck als Grundfläche durch 2 teilen.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Ein Graben ist oben 5 m breit, unten 2 m breit, 1,5 m tief und 50 m lang. Wie viel Erde wird ausgehoben?
    5 m2 m1,5 m?
    So fängst du an:
    Grundfläche ist ein Trapez: (2 + 5) : 2 · 1,5 = 5,25
    Lösung zeigen
    1. Grundfläche ist ein Trapez: (2 + 5) : 2 · 1,5 = 5,25
    2. V = G · Länge = 5,25 · 50 = 262,5
    Ergebnis:
    262,5 m³
  2. ●11
    Ein Deich ist unten 4 m breit, oben 2 m breit, 2 m hoch und 50 m lang. Wie viel Erde steckt im Deich?
    4 m2 m2 m?
    Lösung zeigen
    1. Grundfläche ist ein Trapez: (2 + 4) : 2 · 2 = 6
    2. V = G · Länge = 6 · 50 = 300
    Ergebnis:
    300 m³
  3. ★12
    Ein Deich ist unten 7 m breit, oben 5 m breit, 1 m hoch und 20 m lang. Wie viel Erde steckt im Deich?
    7 m5 m1 m?
    Lösung zeigen
    1. Grundfläche ist ein Trapez: (5 + 7) : 2 · 1 = 6
    2. V = G · Länge = 6 · 20 = 120
    Ergebnis:
    120 m³

5Ich berechne Füllmengen und Füllzeiten.

EntdeckenFrage

Warum passen in einen Würfel mit 10 cm Kante genau 1000 Würfelzucker von 1 cm Kante?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

In jeder Richtung liegen 10 Stück: 10 · 10 · 10 = 1000. Außen sieht man aber nur 6 · 100 = 600 kleine Quadrate. Die Kante wurde 10-mal so lang, das Volumen 1000-mal so groß und die Oberfläche nur 100-mal.

MerkenFüllmenge und Füllzeit

Die Füllzeit ist das Volumen geteilt durch den Zufluss je Minute.

Vorher umrechnen: 1 m³ = 1000 l und 1 dm³ = 1 l. Beispiel: 2000 l bei 40 l je Minute dauern 50 Minuten.

BeispielFüllmengen und Füllzeiten

Eine quaderförmige Regentonne ist innen 60 cm lang, 40 cm breit und 60 cm hoch. Bei Regen fließen 4 Liter in der Minute hinein. Nach wie vielen Minuten ist sie voll?
gegebengesucht60 cm40 cm4 Liter?
Schritt für Schritt
  1. V = 60 · 40 · 60 = 144.000, also 144.000 cm³ = 144 l.
  2. 144 : 4 = 36
  1. V = 60 · 40 · 60 = 144.000, also 144.000 cm³ = 144 l.
  2. 144 : 4 = 36
Ergebnis:
36 min

AchtungEinheiten bei Liter, Zeit oder Dichte vermischt

So nicht
Becken 4 m · 2 m · 1 m, 20 l je Minute: 8 : 20 = 0,4 min
So richtig
8 m³ = 8000 l, also 8000 : 20 = 400 min

1 dm³ = 1 l und 1 m³ = 1000 l. Bei der Dichte müssen Volumen und Dichte dieselbe Einheit haben, cm³ zu g/cm³.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Eine quaderförmige Regentonne ist innen 60 cm lang, 50 cm breit und 80 cm hoch. Bei Regen fließen 5 Liter in der Minute hinein. Nach wie vielen Minuten ist sie voll?
    gegebengesucht60 cm50 cm80 cm5 Liter?
    So fängst du an:
    V = 60 · 50 · 80 = 240.000, also 240.000 cm³ = 240 l.
    Lösung zeigen
    1. V = 60 · 50 · 80 = 240.000, also 240.000 cm³ = 240 l.
    2. 240 : 5 = 48
    Ergebnis:
    48 min
  2. ●14
    Eine quaderförmige Regentonne ist innen 60 cm lang, 40 cm breit und 50 cm hoch. Bei Regen fließen 4 Liter in der Minute hinein. Nach wie vielen Minuten ist sie voll?
    gegebengesucht60 cm40 cm50 cm4 Liter?
    Lösung zeigen
    1. V = 60 · 40 · 50 = 120.000, also 120.000 cm³ = 120 l.
    2. 120 : 4 = 30
    Ergebnis:
    30 min
  3. ★15
    Ein Planschbecken (Quader) ist 8 m lang, 4 m breit und wird 1,5 m hoch gefüllt. Der Gartenschlauch liefert 25 Liter in der Minute. Wie lange dauert das Füllen?
    8 m4 m1,5 m
    Lösung zeigen
    1. V = 8 · 4 · 1,5 = 48, also 48 m³ = 48.000 l.
    2. Zeit: 48.000 : 25 = 1920 min
    3. Das sind etwa 32 h 0 min.
    Ergebnis:
    etwa 32 h 0 min

6Ich berechne die Masse eines Körpers mit der Dichte.

EntdeckenFrage

Warum ist ein Eimer voll Sand so viel schwerer als derselbe Eimer voll Wasser?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Das Volumen ist gleich, die Dichte nicht. Wasser hat etwa 1 kg je Liter, trockener Sand etwa 1,5 kg je Liter. Ein 10-Liter-Eimer wiegt mit Wasser etwa 10 kg, mit Sand etwa 15 kg.

MerkenMasse und Dichte

Die Masse ist Dichte mal Volumen.

Beton hat etwa 2,4 g/cm³, ein Stein mit 1000 cm³ wiegt also 2400 g. In g/cm³ und t/m³ steht dieselbe Zahl.

BeispielMasse eines Körpers aus Volumen und Dichte

Ein Betonsockel besteht aus einem Quader (3 m · 2 m · 1 m) und einem Quader darauf (1 m · 2 m · 1 m). Beton hat etwa die Dichte 2,4 t/m³. Wie viele Tonnen wiegt der Sockel?
gegebengesucht3 m2 m1 m2,4 t?
Schritt für Schritt
  1. V = 3 · 2 · 1 + 1 · 2 · 1 = 8, also 8 m³.
  2. m = 2,4 · 8 = 19,2, also 19,2 t.
  1. V = 3 · 2 · 1 + 1 · 2 · 1 = 8, also 8 m³.
  2. m = 2,4 · 8 = 19,2, also 19,2 t.
Ergebnis:
19,2 t

AchtungNoch einmal: Einheiten bei Liter, Zeit oder Dichte vermischt

So nicht
Becken 4 m · 2 m · 1 m, 20 l je Minute: 8 : 20 = 0,4 min
So richtig
8 m³ = 8000 l, also 8000 : 20 = 400 min

1 dm³ = 1 l und 1 m³ = 1000 l. Bei der Dichte müssen Volumen und Dichte dieselbe Einheit haben, cm³ zu g/cm³.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Ein Quader aus Aluminium ist 5 cm · 5 cm · 20 cm groß. Aluminium hat die Dichte 2,7 g/cm³. Wie schwer ist der Quader?
    5 cm5 cm20 cm
    So fängst du an:
    V = 5 · 5 · 20 = 500, also 500 cm³.
    Lösung zeigen
    1. V = 5 · 5 · 20 = 500, also 500 cm³.
    2. m = 2,7 · 500 = 1350, also 1350 g.
    Ergebnis:
    1350 g
  2. ●17
    Ein Quader aus Glas ist 10 cm · 5 cm · 2 cm groß. Glas hat die Dichte 2,5 g/cm³. Wie schwer ist der Quader?
    10 cm5 cm2 cm
    Lösung zeigen
    1. V = 10 · 5 · 2 = 100, also 100 cm³.
    2. m = 2,5 · 100 = 250, also 250 g.
    Ergebnis:
    250 g
  3. ★18
    Ein Betonsockel besteht aus einem Quader (3 m · 1 m · 1 m) und einem Quader darauf (1 m · 1 m · 0,5 m). Beton hat etwa die Dichte 2,4 t/m³. Wie viele Tonnen wiegt der Sockel?
    gegebengesucht3 m1 m0,5 m2,4 t?
    Lösung zeigen
    1. V = 3 · 1 · 1 + 1 · 1 · 0,5 = 3,5, also 3,5 m³.
    2. m = 2,4 · 3,5 = 8,4, also 8,4 t.
    Ergebnis:
    8,4 t

7Ich untersuche, wie sich Volumen und Oberfläche ändern, wenn die Kanten wachsen.

EntdeckenFrage

Ein Spielwürfel wird in jeder Richtung doppelt so groß gebaut. Braucht man dann doppelt so viel Kunststoff?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Nein, achtmal so viel. Das Volumen wächst mit 2 · 2 · 2 = 8. Die Oberfläche wächst nur mit 2 · 2 = 4. Wer den großen Würfel lackiert, braucht also viermal so viel Farbe.

MerkenKanten wachsen

Doppelte Kante heißt vierfache Oberfläche und achtfaches Volumen.

Die Fläche wächst in zwei Richtungen, das Volumen in drei. Dreifache Kante ergibt 9 und 27.

BeispielKanten wachsen: Oberfläche und Volumen

Ein Quader ist 1 cm · 3 cm · 3 cm groß. Jede Kante wird doppelt so lang. Wie ändern sich Oberfläche und Volumen?
gegebengesucht1 cm3 cm?
Schritt für Schritt
  1. Vorher: O = 2 · (3 + 3 + 9) = 30, V = 1 · 3 · 3 = 9
  2. Nachher: Kanten 2, 6, 6. O = 120, V = 72
  3. Vergleich: 120 : 30 = 4 und 72 : 9 = 8
  1. Vorher: O = 2 · (3 + 3 + 9) = 30, V = 1 · 3 · 3 = 9
  2. Nachher: Kanten 2, 6, 6. O = 120, V = 72
  3. Vergleich: 120 : 30 = 4 und 72 : 9 = 8
Ergebnis:
Oberfläche mal 4, Volumen mal 8

AchtungMit der Kante nur verdoppelt statt quadriert oder hoch drei

So nicht
Würfel mit Kante 3 cm, Kante verdoppelt: 27 cm³ · 2 = 54 cm³
So richtig
Würfel mit Kante 3 cm, Kante verdoppelt: 6 · 6 · 6 = 216 cm³ = 27 cm³ · 8

Kante mal 2: Die Fläche wächst in zwei Richtungen, also mal 4. Das Volumen in drei, also mal 8.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Ein Würfelzucker hat die Kante 1 cm. Aus Würfelzuckern wird ein großer Würfel mit der Kante 2 cm gebaut. Wie viele Stücke braucht man? Wie viel mehr Fläche hat er außen?
    gegebengesucht1 cm2 cm?
    So fängst du an:
    Stücke: 2 · 2 · 2 = 8
    Lösung zeigen
    1. Stücke: 2 · 2 · 2 = 8
    2. Oberfläche klein: 6 · 1 = 6. Groß: 6 · 4 = 24
    3. 24 : 6 = 4
    Ergebnis:
    8 Stücke; 4-mal so viel Fläche
  2. ●20
    Ein Würfelzucker hat die Kante 1 cm. Aus Würfelzuckern wird ein großer Würfel mit der Kante 3 cm gebaut. Wie viele Stücke braucht man? Wie viel mehr Fläche hat er außen?
    gegebengesucht1 cm3 cm?
    Lösung zeigen
    1. Stücke: 3 · 3 · 3 = 27
    2. Oberfläche klein: 6 · 1 = 6. Groß: 6 · 9 = 54
    3. 54 : 6 = 9
    Ergebnis:
    27 Stücke; 9-mal so viel Fläche
  3. ★21
    Lea sagt: „4-fache Kanten, 4-faches Volumen.“ Prüfe am Quader 1 cm · 2 cm · 4 cm.
    gegebengesucht1 cm2 cm4 cm?
    Lösung zeigen
    1. Vorher: O = 2 · (2 + 4 + 8) = 28, V = 1 · 2 · 4 = 8
    2. Nachher: Kanten 4, 8, 16. O = 448, V = 512
    3. Vergleich: 448 : 28 = 16 und 512 : 8 = 64
    Ergebnis:
    Nein: Volumen mal 64, Oberfläche mal 16

8Ich vergleiche Verpackungen nach Volumen und Materialverbrauch.

EntdeckenFrage

Ein Liter Saft passt in einen Würfel mit 10 cm Kante oder in eine Schachtel mit 5 cm, 10 cm und 20 cm. Was braucht weniger Pappe?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Beide fassen 1000 cm³, also einen Liter. Der Würfel hat 6 · 100 = 600 cm² Oberfläche. Die schmale Schachtel hat 2 · (50 + 100 + 200) = 700 cm². Der Würfel spart ein Siebtel der Pappe.

MerkenSparsame Verpackung

Gleiches Volumen heißt nicht gleiche Oberfläche.

Je würfelähnlicher ein Quader ist, desto weniger Material braucht er. Bei 1000 cm³ braucht der Würfel 600 cm², der Quader 20 · 10 · 5 braucht 700 cm².

BeispielZwei Verpackungen mit gleichem Inhalt vergleichen

Welche Müslipackung hat bei gleichem Inhalt die kleinere Oberfläche: A (12 cm · 6 cm · 5 cm) oder B (10 cm · 9 cm · 4 cm)? Um wie viel?
gegebengesucht12 cm6 cm5 cm10 cm9 cm?
Schritt für Schritt
  1. Volumen: 12 · 6 · 5 = 360 und 10 · 9 · 4 = 360
  2. O(A) = 2 · (72 + 60 + 30) = 324
  3. O(B) = 2 · (90 + 40 + 36) = 332
  1. Volumen: 12 · 6 · 5 = 360 und 10 · 9 · 4 = 360
  2. O(A) = 2 · (72 + 60 + 30) = 324
  3. O(B) = 2 · (90 + 40 + 36) = 332
Ergebnis:
A braucht 8 cm² weniger Pappe

AchtungNoch einmal: Teilflächen vergessen oder zu viel gezählt

So nicht
Würfel (Kante 2 cm) auf Quader 8 · 6 · 2 cm: O = 152 + 24 − 4 = 172 cm²
So richtig
Berührfläche zweimal weg: O = 152 + 24 − 2 · 4 = 168 cm²

Zähle jede Fläche einzeln auf. Die Berührfläche fällt bei beiden Teilkörpern weg, beim offenen Kasten fehlt der Deckel.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Zwei Versandkartons: A ist 20 cm · 10 cm · 5 cm, B ist 25 cm · 8 cm · 5 cm. Zeige, dass beide gleich viel fassen. Welche braucht weniger Pappe?
    gegebengesucht20 cm10 cm5 cm25 cm8 cm?
    So fängst du an:
    Volumen: 20 · 10 · 5 = 1000 und 25 · 8 · 5 = 1000
    Lösung zeigen
    1. Volumen: 20 · 10 · 5 = 1000 und 25 · 8 · 5 = 1000
    2. O(A) = 2 · (200 + 100 + 50) = 700
    3. O(B) = 2 · (200 + 125 + 40) = 730
    Ergebnis:
    A braucht 30 cm² weniger Pappe
  2. ●23
    Zwei Versandkartons: A ist 20 cm · 5 cm · 4 cm, B ist 10 cm · 8 cm · 5 cm. Zeige, dass beide gleich viel fassen. Welche braucht weniger Pappe?
    gegebengesucht20 cm5 cm4 cm10 cm8 cm?
    Lösung zeigen
    1. Volumen: 20 · 5 · 4 = 400 und 10 · 8 · 5 = 400
    2. O(A) = 2 · (100 + 80 + 20) = 400
    3. O(B) = 2 · (80 + 50 + 40) = 340
    Ergebnis:
    B braucht 60 cm² weniger Pappe
  3. ★24
    Eine Firma will Pappe sparen. Sie vergleicht zwei Formen für denselben Versandkarton: A 10 · 10 · 4 und B 20 · 5 · 4, alles in cm. Welche Form nimmt sie?
    Lösung zeigen
    1. Volumen: 10 · 10 · 4 = 400 und 20 · 5 · 4 = 400
    2. O(A) = 2 · (100 + 40 + 40) = 360
    3. O(B) = 2 · (100 + 80 + 20) = 400
    Ergebnis:
    A braucht 40 cm² weniger Pappe

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●25
    Der Winkelstein besteht aus zwei Quadern: unten 10 cm · 4 cm · 1 cm, oben 7 cm · 4 cm · 4 cm. Berechne sein Volumen.
    10 cm4 cm1 cm7 cm4 cm?
    Lösung zeigen
    1. Unterer Quader: 10 · 4 · 1 = 40
    2. Oberer Quader: 7 · 4 · 4 = 112
    3. V = 40 + 112 = 152, also 152 cm³.
    Ergebnis:
    152 cm³
  2. ●26
    Ein Vogelhaus ist 9 cm breit, 15 cm lang und bis zum Dach 12 cm hoch. Das Dach ist 6 cm hoch. Berechne das Volumen.
    9 cm15 cm12 cm6 cm?
    Lösung zeigen
    1. Quader: 9 · 15 · 12 = 1620
    2. Dach: Grundfläche 9 · 6 : 2 = 27, Volumen 27 · 15 = 405
    3. V = 1620 + 405 = 2025, also 2025 cm³.
    Ergebnis:
    2025 cm³
  3. ●27
    Aus einem Quader (9 dm · 6 dm · 8 dm) wird an einer Ecke ein Stück herausgeschnitten, 4 dm breit und 6 dm hoch, durch die ganze Tiefe. Berechne das Volumen des Reststücks.
    9 dm6 dm8 dm?
    Lösung zeigen
    1. Ergänzen zum großen Quader: 9 · 6 · 8 = 432
    2. Das fehlende Stück: 4 · 6 · 6 = 144
    3. V = 432 − 144 = 288
    Ergebnis:
    288 dm³
  4. ●28
    Ein Holzkiste ist außen 60 cm lang, 20 cm breit und 20 cm hoch, oben offen. Wände und Boden sind 5 cm dick. Wie viel Material steckt in den Wänden und im Boden?
    gegebengesucht60 cm20 cm5 cm?
    Lösung zeigen
    1. Außen: 60 · 20 · 20 = 24.000
    2. Innen: 60 − 2 · 5 = 50, 20 − 2 · 5 = 10, 20 − 5 = 15
    3. Material: 24.000 − 50 · 10 · 15 = 24.000 − 7500 = 16.500
    Ergebnis:
    16.500 cm³
  5. ●29
    Auf einem Quader (8 cm · 8 cm · 2 cm) steht mittig ein Würfel mit der Kante 3 cm. Berechne die Oberfläche des ganzen Körpers.
    8823
    Lösung zeigen
    1. Quader: 2 · (64 + 16 + 16) = 192
    2. Würfel: 6 · 9 = 54
    3. Berührfläche fällt zweimal weg: 192 + 54 − 2 · 9 = 228
    Ergebnis:
    228 cm²
  6. ●30
    Ein Aquarium ohne Deckel ist 40 cm lang, 25 cm breit und 30 cm hoch. Wie viel Glas braucht man?
    40 cm25 cm30 cm
    Lösung zeigen
    1. Boden: 40 · 25 = 1000
    2. Vorne und hinten: 2 · 40 · 30 = 2400. Seiten: 2 · 25 · 30 = 1500
    3. Glas: 1000 + 2400 + 1500 = 4900, also 4900 cm².
    Ergebnis:
    4900 cm²

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Zerlegen in Teilkörper
Einen zusammengesetzten Körper zerlegt man in Quader und Prismen und addiert ihre Volumen.
Aussparungen abziehen
Fehlt ein Stück, rechnet man den vollen Quader und zieht das Stück ab.
Oberfläche und Berührfläche
Addiere die Oberflächen der Teilkörper und ziehe die Berührfläche zweimal ab.
Prismen im Alltag
Bei jedem Prisma gilt: Grundfläche mal Höhe.
Füllmenge und Füllzeit
Die Füllzeit ist das Volumen geteilt durch den Zufluss je Minute.
Masse und Dichte
Die Masse ist Dichte mal Volumen.
Kanten wachsen
Doppelte Kante heißt vierfache Oberfläche und achtfaches Volumen.
Sparsame Verpackung
Gleiches Volumen heißt nicht gleiche Oberfläche.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich zerlege zusammengesetzte Körper in Quader und Prismen und berechne das Volumen.

    31
    Der Winkelstein besteht aus zwei Quadern: unten 10 dm · 8 dm · 2 dm, oben 4 dm · 8 dm · 4 dm. Berechne sein Volumen.
    10 dm8 dm2 dm4 dm4 dm?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    288 dm³

  2. Ich berechne das Volumen von Körpern mit Aussparungen.

    32
    Ein Holzklotz ist 8 dm lang, 8 dm breit und 6 dm hoch. Senkrecht hindurch geht ein rechteckiges Loch, 3 dm mal 4 dm. Wie groß ist das Volumen des Klotzes?
    gegebengesucht8 dm6 dm3 dm4 dm?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    312 dm³

  3. Ich berechne die Oberfläche zusammengesetzter Körper.

    33
    Auf einem Quader (10 cm · 8 cm · 2 cm) steht mittig ein Würfel mit der Kante 4 cm. Berechne die Oberfläche des ganzen Körpers.
    10824
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    296 cm²

  4. Ich berechne Prismen mit Trapez- und Dreiecksgrundfläche aus dem Alltag.

    34
    Ein Graben ist oben 4 m breit, unten 2 m breit, 1 m tief und 10 m lang. Wie viel Erde wird ausgehoben?
    4 m2 m1 m?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    30 m³

  5. Ich berechne Füllmengen und Füllzeiten.

    35
    Ein Planschbecken (Quader) ist 6 m lang, 4 m breit und wird 1,5 m hoch gefüllt. Der Gartenschlauch liefert 20 Liter in der Minute. Wie lange dauert das Füllen?
    6 m4 m1,5 m
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    etwa 30 h 0 min

  6. Ich berechne die Masse eines Körpers mit der Dichte.

    36
    Ein Quader aus Beton ist 10 cm · 10 cm · 4 cm groß. Beton hat die Dichte 2,4 g/cm³. Wie schwer ist der Quader?
    10 cm10 cm4 cm
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    960 g

  7. Ich untersuche, wie sich Volumen und Oberfläche ändern, wenn die Kanten wachsen.

    37
    Lukas sagt: „3-fache Kanten, 3-faches Volumen.“ Prüfe am Quader 3 cm · 3 cm · 1 cm.
    gegebengesucht3 cm1 cm?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein: Volumen mal 27, Oberfläche mal 9

  8. Ich vergleiche Verpackungen nach Volumen und Materialverbrauch.

    38
    Zwei Saftkartons: A ist 6 cm · 6 cm · 6 cm, B ist 12 cm · 6 cm · 3 cm. Zeige, dass beide gleich viel fassen. Welche braucht weniger Pappe?
    gegebengesucht6 cm12 cm3 cm?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    A braucht 36 cm² weniger Pappe

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Ein Betonsockel hat die Form eines L. Unten ist er 8 dm lang, 3 dm breit und 2 dm hoch. Links steht darauf ein Teil mit 3 dm Länge und 4 dm Höhe. Wie viele Liter Beton braucht man? Länge mal Breite mal Höhe passt nicht.

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

Mit dem Werkzeug aus diesem Kapitel: Zerlegen: Der Körper wird in Quader geteilt, deren Volumen man kennt.

Wo brauchst du das?

Entdecken

Planschbecken füllen, Umzugskartons packen und das Hochbeet mit Erde füllen. Beruf: Beton bestellen auf dem Bau, Verpackungen entwerfen, Ladung im Lager und in der Spedition berechnen.

Wörter

Grundfläche
die Fläche, auf der der Körper steht
Oberfläche
alle Außenseiten zusammen
Volumen
wie viel hineinpasst

Wie es zusammenhängt

Das brauchst du vorher: Körper zeichnen und berechnen, Flächeninhalt und Volumen, Größen im Beruf, Zusammengesetzte Körper

Lösungen

  1. 336 cm³
  2. 224 cm³
  3. 200 dm³
  4. 296 dm³
  5. 384 dm³
  6. 336 cm³
  7. 178 cm²
  8. 414 dm²
  9. 224 cm²
  10. 262,5 m³
  11. 300 m³
  12. 120 m³
  13. 48 min
  14. 30 min
  15. etwa 32 h 0 min
  16. 1350 g
  17. 250 g
  18. 8,4 t
  19. 8 Stücke; 4-mal so viel Fläche
  20. 27 Stücke; 9-mal so viel Fläche
  21. Nein: Volumen mal 64, Oberfläche mal 16
  22. A braucht 30 cm² weniger Pappe
  23. B braucht 60 cm² weniger Pappe
  24. A braucht 40 cm² weniger Pappe
  25. 152 cm³
  26. 2025 cm³
  27. 288 dm³
  28. 16.500 cm³
  29. 228 cm²
  30. 4900 cm²
  31. 288 dm³
  32. 312 dm³
  33. 296 cm²
  34. 30 m³
  35. etwa 30 h 0 min
  36. 960 g
  37. Nein: Volumen mal 27, Oberfläche mal 9
  38. A braucht 36 cm² weniger Pappe
  39. V = 126 cm³
  40. 122,5 cm³