Pyramide, Kegel, Zylinder und Kugel

Klasse 10

Veröffentlichungsdatum

15. März 2026

Aufgaben

Aufgabe 1

L

Ein Zylinder hat Grundkreisradius r=3cmr = 3\,\text{cm} und Höhe h=5cmh = 5\,\text{cm}.

  1. Berechne das Volumen.
  2. Berechne die Oberfläche.

Aufgabe 2

L

Eine Kugel hat den Radius r=4cmr = 4\,\text{cm}.

  1. Berechne das Volumen.
  2. Berechne die Oberfläche.
  3. Um welchen Faktor steigen VV und OO, wenn der Radius verdoppelt wird?

Aufgabe 3

L

Ein gerader Kreiskegel hat Grundkreisradius r=4cmr = 4\,\text{cm} und Höhe h=3cmh = 3\,\text{cm}.

  1. Berechne die Mantellinie ss.
  2. Berechne das Volumen und die Oberfläche.

Aufgabe 4

L

Eine quadratische Pyramide hat die Grundkantenlänge a=6cma = 6\,\text{cm} und die Höhe h=4cmh = 4\,\text{cm}.

  1. Berechne die Höhe hsh_s der Seitendreiecke.
  2. Berechne Volumen und Oberfläche.

Aufgabe 5

L

Ein Körper besteht aus einem Zylinder (r=3cmr = 3\,\text{cm}, h=8cmh = 8\,\text{cm}), auf dem ein Kegel (r=3cmr = 3\,\text{cm}, h=4cmh = 4\,\text{cm}) aufgesetzt ist.

  1. Berechne das Gesamtvolumen.
  2. Berechne die sichtbare Oberfläche (Grundkreis des Zylinders + Mantel des Zylinders + Mantel des Kegels).

Aufgabe 6

L

Das Diagramm vergleicht die Volumina dreier Körper mit r=3r = 3 und h=5h = 5 (Längen in cm).

Volumenvergleich bei r = 3 und h = 5
  1. Bestätige die drei abgelesenen Werte durch Rechnung.
  2. In welchem Verhältnis stehen die Volumina von Kegel und Zylinder? Begründe, dass dieses Verhältnis von rr und hh unabhängig ist.
  3. Wie groß müsste hh beim Zylinder sein, damit er dasselbe Volumen hat wie die Kugel?

Aufgabe 7

L

Gesucht ist eine Kugel, bei der Volumen und Oberfläche numerisch denselben Wert haben (gleiche Zahl, unabhängig von Einheiten).

Für welchen Radius rr gilt V=OV = O?

(Das Vorgehen ist identisch zu Aufgabe 2 — nur wird die Gleichung aufgelöst statt eingesetzt.)


Aufgabe 8

L

Ein Zylinder hat die Eigenschaft h=2rh = 2r (Höhe ist doppelter Radius). Sein Volumen beträgt V=1000πcm3V = 1\,000\pi\,\text{cm}^3.

  1. Berechne rr und hh.
  2. Berechne die Oberfläche.

(Das Vorgehen ist identisch zu Aufgabe 1 — der Ausdruck für hh wird nur zusätzlich eingesetzt.)


Lösungen

Lösung 1

  1. V=π⋅32⋅5=45π≈141,4cm3V = \pi \cdot 3^2 \cdot 5 = 45\pi \approx 141{,}4\,\text{cm}^3

  2. O=2π⋅32+2π⋅3⋅5=18π+30π=48π≈150,8cm2O = 2\pi \cdot 3^2 + 2\pi \cdot 3 \cdot 5 = 18\pi + 30\pi = 48\pi \approx 150{,}8\,\text{cm}^2


Lösung 2

  1. V=43π⋅43=256π3≈268,1cm3V = \dfrac{4}{3}\pi \cdot 4^3 = \dfrac{256\pi}{3} \approx 268{,}1\,\text{cm}^3

  2. O=4π⋅42=64π≈201,1cm2O = 4\pi \cdot 4^2 = 64\pi \approx 201{,}1\,\text{cm}^2

  3. Radius r→2rr \to 2r:

V′=43π(2r)3=8⋅43πr3=8V⇒Faktor 8V' = \frac{4}{3}\pi(2r)^3 = 8 \cdot \frac{4}{3}\pi r^3 = 8V \quad\Rightarrow\quad \text{Faktor 8}

O′=4π(2r)2=4⋅4πr2=4O⇒Faktor 4O' = 4\pi(2r)^2 = 4 \cdot 4\pi r^2 = 4O \quad\Rightarrow\quad \text{Faktor 4}


Lösung 3

  1. s=r2+h2=16+9=25=5cms = \sqrt{r^2 + h^2} = \sqrt{16 + 9} = \sqrt{25} = 5\,\text{cm}

  2. V=13π⋅42⋅3=16π≈50,3cm3V = \dfrac{1}{3}\pi \cdot 4^2 \cdot 3 = 16\pi \approx 50{,}3\,\text{cm}^3

O=π⋅42+π⋅4⋅5=16π+20π=36π≈113,1cm2O = \pi \cdot 4^2 + \pi \cdot 4 \cdot 5 = 16\pi + 20\pi = 36\pi \approx 113{,}1\,\text{cm}^2


Lösung 4

  1. hs=h2+(a2)2=16+9=25=5cmh_s = \sqrt{h^2 + \left(\dfrac{a}{2}\right)^2} = \sqrt{16 + 9} = \sqrt{25} = 5\,\text{cm}

  2. V=13⋅62⋅4=13⋅144=48cm3V = \dfrac{1}{3} \cdot 6^2 \cdot 4 = \dfrac{1}{3} \cdot 144 = 48\,\text{cm}^3

Mantelfläche: 4⋅6⋅52=60cm24 \cdot \dfrac{6 \cdot 5}{2} = 60\,\text{cm}^2

O=62+60=36+60=96cm2O = 6^2 + 60 = 36 + 60 = 96\,\text{cm}^2


Lösung 5

  1. VZyl=π⋅32⋅8=72πV_{\text{Zyl}} = \pi \cdot 3^2 \cdot 8 = 72\pi

VKegel=13π⋅32⋅4=12πV_{\text{Kegel}} = \dfrac{1}{3}\pi \cdot 3^2 \cdot 4 = 12\pi

Vges=84π≈263,9cm3V_{\text{ges}} = 84\pi \approx 263{,}9\,\text{cm}^3

  1. Mantellinie des Kegels: s=32+42=5cms = \sqrt{3^2 + 4^2} = 5\,\text{cm}

O=π⋅32⏟Grundkreis+2π⋅3⋅8⏟Zyl.-Mantel+π⋅3⋅5⏟Kegel-MantelO = \underbrace{\pi \cdot 3^2}_{\text{Grundkreis}} + \underbrace{2\pi \cdot 3 \cdot 8}_{\text{Zyl.-Mantel}} + \underbrace{\pi \cdot 3 \cdot 5}_{\text{Kegel-Mantel}}

=9π+48π+15π=72π≈226,2cm2= 9\pi + 48\pi + 15\pi = 72\pi \approx 226{,}2\,\text{cm}^2


Lösung 6

  1. VZyl=πr2h=π⋅9⋅5=45π≈141,4cm3V_{\text{Zyl}} = \pi r^2 h = \pi \cdot 9 \cdot 5 = 45\pi \approx 141{,}4\,\text{cm}^3

VKegel=13πr2h=15π≈47,1cm3V_{\text{Kegel}} = \tfrac{1}{3}\pi r^2 h = 15\pi \approx 47{,}1\,\text{cm}^3

VKugel=43πr3=43π⋅27=36π≈113,1cm3V_{\text{Kugel}} = \tfrac{4}{3}\pi r^3 = \tfrac{4}{3}\pi \cdot 27 = 36\pi \approx 113{,}1\,\text{cm}^3

  1. VKegelVZyl=13πr2hπr2h=13\frac{V_{\text{Kegel}}}{V_{\text{Zyl}}} = \frac{\tfrac{1}{3}\pi r^2 h}{\pi r^2 h} = \frac{1}{3}

Da πr2h\pi r^2 h vollständig gekürzt wird, bleibt immer 1:31 : 3 — unabhängig von rr und hh.

  1. πr2h=43πr3⇒h=43r=4cm\pi r^2 h = \tfrac{4}{3}\pi r^3 \;\Longrightarrow\; h = \tfrac{4}{3} r = 4\,\text{cm}

Lösung 7

V=O⇒43πr3=4πr2V = O \quad\Rightarrow\quad \frac{4}{3}\pi r^3 = 4\pi r^2

Dividieren durch 4πr24\pi r^2 (für r>0r > 0):

r3=1⇒r=3\frac{r}{3} = 1 \quad\Rightarrow\quad r = 3

Bei r=3r = 3 gilt numerisch V=O=36πV = O = 36\pi.


Lösung 8

  1. h=2rh = 2r einsetzen:

V=πr2⋅2r=2πr3=1000πV = \pi r^2 \cdot 2r = 2\pi r^3 = 1\,000\pi

r3=500⇒r=5003≈7,94cmr^3 = 500 \quad\Rightarrow\quad r = \sqrt[3]{500} \approx 7{,}94\,\text{cm}

h=2r≈15,87cmh = 2r \approx 15{,}87\,\text{cm}

  1. O=2πr2+2πrh=2πr2+2πr⋅2r=2πr2+4πr2=6πr2O = 2\pi r^2 + 2\pi r h = 2\pi r^2 + 2\pi r \cdot 2r = 2\pi r^2 + 4\pi r^2 = 6\pi r^2

O=6π⋅5002/3≈6π⋅63,0≈1187cm2O = 6\pi \cdot 500^{2/3} \approx 6\pi \cdot 63{,}0 \approx 1\,187\,\text{cm}^2