Pyramidenstumpf als Feuerlöschbecken?

3 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Die Form des Körpers ist kein Pyramidenstumpf, sondern ein Prisma, da zwei gegenüberliegende Seiten senkrecht zur Grundfläche stehen und damit parallel liegen.

Gegeben sind …

c = 8 m, a = 4 m, h = 2 m, b = 10 m

5.1

Wenn (die) zwei trapezförmige(n) Seitenflächen senkrecht auf der Grundfläche G stehen, müssen die beiden anderen Seitenflächen rechteckig sein.

Für G gilt …

G = a • b

= 4 m • 10 m = 40 m²

Die Fläche A₁ eines Trapezes ist …

A₁ = (a + c) / 2 • h

… hier also …

= (8 m + 4 m) / 2 • 2 m = 12 m²

Eine Seite der rechteckigen Fläche A₂ fehlt noch, nämlich die „Schräge“ des Trapezes. Sie lässt sich berechnen mit dem Satz des Pythagoras mit der Höhe h und dem „Überhang“ des Trapezes. Damit gilt für die Fläche …

A₂ = b • √[(a - c)² / 4 + h²]

= 10 m • √8 m = 20 √2 m²

Die gesamte Fläche A beträgt …

A = G + 2 (A₁ + A₂)

= 40 m² + 2 (12 + 20 √2) m² = 120,57 m²

Es sind 120,57 m² Fläche zu streichen.

5.2

Dieser Körper ist ein (auf die Seite gelegtes) Prisma mit trapezförmiger Grundfläche A₁. Das Volumen V eines Prismas ist das Produkt aus Grundfläche und Höhe, hier …

V = A₁ • b

= 12 m² • 10 m = 120 m³ = 120.000 l

Der Teich fasst 120.000 l Wasser.

5.3

Die aus dem Wasser ragende Fläche A des Trapezes ist nur noch halb zu sehen, wenn das Wasser mit einem Meter um die Hälfte gesunken ist. Die Wasserlinie steht also auf der mittleren Breite m des Trapezes …

m = (8 m + 4 m) / 2 = 6 m

Für das „leere“ Volumen V gilt also …

V = [(m + c) / 2 • (h / 2)] • b

= 7 m • 1 m • 10 m = 70 m³

Bei einem Meter Restpegel wurden 70.000 Liter Wasser verbraucht.

5.4

… überlege ich mir noch.

MatthiasHerz  01.04.2020, 21:41

Weiter geht es.

5.4

Gesucht ist die Höhe h bei einem Volumen von V = 60 m³.

Problem:

Bei geänderter Höhe h ändert sich auch die vom Wasser bedeckte Fläche des Trapezes und damit die Länge von dessen Oberseite c. Es ist also nötig, c „irgendwie“ zu ersetzen.

Lösung:

Was die Oberseite c des gleichschenkligen Trapezes länger ist als die Unterseite a, wird als Verhältnis zu h dargestellt. Es gilt …

c = a + 2h

… eingesetzt in die Volumenformel …

V = A₁ • b

= (a + a + 2h) / 2 • h • b = (a + h) • h • b = bh² + abh

… und nullgestellt …

h² + ah - V / b = 0

Nun findet die pq-Formel Anwendung mit p = a und q = (-V / b) …

h = (-a) / 2 ± √(a² / 4 + V / b)

= (-2) m ± √(4 m² + 6 m²)

Für eine Höhenangabe ist nur der positive Wert sinnvoll, also ist …

h = 1,16 m

Nach Verbrauch des halben Volumens steht das Wasser noch 1,16 m hoch.

1
MatthiasHerz  09.04.2020, 11:11

Vielen Dank für den Stern.

0

es ist kein Pyramidenstumpf, sondern ein Prisma

5.1 ist richtig

5.2 V=1/2*(8+4)*2*10 =120 m³ (120000 l)

5.3 bei einem Wasserstand von 1 m ist die obere Breite 6

das verbleibende Volumen ist dann V2= 1/2*(6+4)*10 = 50 m³

verbraucht wurden also 120 m³ - 50 m³ = 70 m³

5.4

V = 60 m³

die Dreiecke links und rechts des Trapezes sind rechtwinklig gleichschenklig, damit ist bei einer Höhe von h ist die obere Seite des Trapezes 4+2h

1/2 * ((4+2h)+4) *h *10 =60

h² +4h -6 =0

h=1.16 zweite Lösung ist negativ und als Höhe uninteressant

bei einer Höhe von 1.16 m ist die halbe Wassermenge enthalten

Bild zum Beitrag

 - (Schule, Mathematik)
Thommy8214  01.04.2020, 20:28

Bei deiner Skizze kommt für die schräge Seitenfläche eine Länge von 2,82843 m raus. Deshalb ist die Anstrichfläche A= (2*2,82843 m +4 m) * 10 m = 96,56854 m^2 und nicht 120,57 m^2.

1
mihala  01.04.2020, 20:32
@Thommy8214

das sind nur die beiden Seitenwände und der Boden, die beiden Trapezflächen nicht vergessen

1

ohne deine skizze braucht es zuviel Zeit alles zu finden ......................rein damit , wenn du noch fragen hast.