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Oberfläche und Volumen eines Kugelsegments

Universität / Fachhochschule

Integration

Tags: Integration, Kugel, oberfläch, volum

 
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Malou2016

Malou2016 aktiv_icon

15:47 Uhr, 29.11.2023

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Gegeben: Kugel mit Radius r>0.
Betrachte Kugelsegment dieser Kugel, a>0 beschreibt den Radius des Basiskreises des Kugelsegments und h>0 die Höhe des Kugelsegments. θ0 ist der Winkel des Basiskreises (siehe Bild).

Berechne die Oberfläche und das Volumen des Kugelsegments.
Gib Oberfläche und Volumen des Kugelsegments in Abhängigkeit der Parameter
(i) a und h
(ii) rund θ0 an.

IMG_0723

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Kugel (Mathematischer Grundbegriff)
Kegel (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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ledum

ledum aktiv_icon

19:51 Uhr, 30.11.2023

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Hallo
dass du Kugelkoordinaten benutzen solltest ist dir wohl klar- Flächenelemet und Volumenelement auch? Die Grenzen auch. ob du a,hr,Θ umrechnest. dann hast du nur eine Rechnung.
Also sag genauer Was du hier nicht kannst
Gruß lul
Antwort
HJKweseleit

HJKweseleit aktiv_icon

00:15 Uhr, 02.12.2023

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Stell dir vor, die Kugel würde aus lauter dünnen Scheiben (gelb) der Dicke dy und dem Radius x bestehen. Sie hätte das Volumen πx2dy. Da x von der Höhe y abhängt, ist wegen x2+y2=r2 der Wert x2=r2-y2, dund u erhältst für die Scheibe das Volumen π(r2-y2)dy.

Diese Scheiben summierst du nun von y=r-h bis y=h auf:

V = r-hhπ(r2-y2)dy

Zum Schluss ersetzt du r noch mit obiger Formel durch a und y und dann y durch r-h.

Für die Oberfläche stellst du dir einen dünnen Ring auf der Kuppel vor (2. Bild). Seine Breite wäre dann rdα und sein Umfang 2πx, seine Fläche somit 2πrxdα. Dabei ist x=rsin(α), die Fläche also 2πr2sin(α)dα.

Diese Ringe summierst du nun von α=0 bis α=Θ:

A = 0Θ2πr2sin(α)dα.

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