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Winkelberechung in einer Pyramide

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Tags: Pyramide, Winkel

 
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StephanB

StephanB aktiv_icon

05:24 Uhr, 28.12.2024

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Hallo zusammen,
ich benötige eure Hilfe. Ich will ein vogelhaus bauen. 8 Eckig. Dabei fällt als Dach eine 8eckige Pyramide an. Und ich weiss nicht wie ich den Winkel der Schnittkanten der einzelnen Flächen Berechnen muß. Mit Ausprobieren komm ich da nicht weit.

Im Bild 1 Ist das Vogelkaus komplett dagestellt. Im Bild 2 der Winkel um den es geht.

Die Kantenlänge der Pyramide ist 180 cm lang und die höhe 250 cm. Die Stärke (Dicke) des Holzes ist 19 mm. Die einzelnen Dreiecke kann ich schneiden. Das ist kein Problem.

Bildschirmfoto 2024-12-28 um 05.10.59
Bildschirmfoto 2024-12-28 um 05.11.20

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

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calc007

calc007

11:01 Uhr, 28.12.2024

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Hallo
Du hast schon schöne 3D-Skizzen erstellt, ich vermute in CAD?
Wenn ja, wieso nimmst du die Maße nicht aus dem CAD?
Ich möchte ahnen, dass wir alle damit am leichtesten täten...


Sonst,
müsstest du genauer zu verstehen geben, was du mit
"Die Kantenlänge der Pyramide ist 180 cm lang"
meinst. Für ein Vogelhaus hört sich das schon reichlich, reichlich viel an.
Das klingt eher nach einem Wohnzimmer.
Auch
"Die Stärke (Dicke) des Holzes ist 19 mm."
klingt schon reichlich nach Zimmermannskunst.
Da wirst du evtl. schon 3D -Effekte im Sinn haben, weil eben die 8 Trapeze unter den räumichen Winkeln schon merklich Fugen auftun.
Wenn ja, dann musst du dir (und ggf. uns) klar machen, dass wir eine Oberseite und eine Unterseite betrachten müssen, weil die eben nicht mehr genau gleich sind.

Generell:
tust du dir mit einem 8-Eck ja noch relativ leicht, weil du einfach das umhüllende Quadrat betrachten kannst, von dem du zur Konstruktion eben symmetisch 4 Ecken abschneidest.

Tipp:
Die 3D-Darstellungen sind schon hilfreich für's Vorstellungsvermögen,
aber weniger hilfreich, um eindeutig Maße und Winkel zu verständigen.
Deshalb: bitte mach doch auch Iso-Darstellungen von oben und der Seite, um die Begriffe
'Kantenlänge'
und
'Höhe'
u.a.
unmissverständlicher verständigen zu können.

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Roman-22

Roman-22

11:29 Uhr, 28.12.2024

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Wenn wir den Umkreisradius des Basisachtecks einer regelmäßigen geraden achtseitigen Pyramide mit r und ihre Höhe mit h bezeichnen, dann ist der Winkel φ, unter dem die Seitenflächen einander schneiden nur vom Verhältnis λ:=hr abhängig und zwar nach der Formel

φ=180-arccos(22+14λ2+2+2)

Das geht dann von φ=180 für λ=0 (ebene Achteckfläche) bis φ=135 für λ (achtseitiges Prisma).

Der Fasenwinkel für die einzelnen Holzteile ist dann natürlich φ2

Mir ist auch nicht klar, was genau du mit der 'Kantenlänge der Pyramide meinst', aber du wirst sicher aus dieser Größe den Umkreisradius berechnen und damit die Formel nutzen können.
Mit Höhe meinst du ja hoffentlich auch die Höhe der Pyramide bis zur (imaginären) Spitze und nicht die Höhe oder Seitenkantenlänge deiner 'Dreiecke'.

Sollte also die eine Seite des Basis-Achtecks die Länge 180 cm und die Pyramide die Höhe h=250 cm haben, dann komme ich auf den Umkreisradius r=180cm2+2235,18cm und damit auf λ1,063 und den Winkel φ146,423.
StephanB

StephanB aktiv_icon

07:58 Uhr, 29.12.2024

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ich habe hier noch ein paar offene Fragen versucht zu erklären.
Bild 1 ist von Außen mit den Maßen.

Bild 2 ist von innen mit dem Winkel den ich suche.


Bildschirmfoto 2024-12-28 um 05.11 Kopie
Bildschirmfoto 2024-12-28 um 05.11.20
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Roman-22

Roman-22

15:16 Uhr, 29.12.2024

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> Bild 1 ist von Außen mit den Maßen.
Nun, Mit 'Kantenlänge' meinst du also wie vermutet die Länge einer Seite des Basisachtecks.
Aber was du mit 'Höhe' meinst ist immer noch unklar. So wie du das einträgst könnte man meinen, dass damit die Höhe einer Seitenfläche, also eines des Trapeze gemeint sein könnte.
Vielleicht meinst du aber auch die Höhe des Pyramidenstumpfes ??
In jedem Fall sind die beiden gegebenen Maße aber zu wenig um den Körper festzulegen.
Du müsstest da noch ein Maß angeben - zB die Länge der oberen Seite der Trapeze oder die Länge der 'Seitenkante' oder auch die zweite, von dir nicht gemeinte 'Höhe', oder den Winkel unter dem die Seitenflächen geneigt sind, oder ...

Aber jedenfalls ist nun klar, dass deine Angabe von cm vorhin ein Irrtum waren und du doch keine Gartenlaube basteln möchtest. Eine 19er MDF kommt mir allerding ein wenig heftig vor für das kleine Ding.
B

> Bild 2 ist von innen mit dem Winkel den ich suche.
Das Bild hatten wir schon mal und da ist leider kein Winkel eingezeichnet!
Man kann nur vermuten, dass du vielleicht den Winkel zwischen den Seitenwänden meinst.
StephanB

StephanB aktiv_icon

16:09 Uhr, 29.12.2024

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Hallo Roman, sorry für meine Verwirrung die ich gestiftet habe. Die Maße sind in der Tat alle in mm. Die Holzstärke ist 19 mm. Und der Stumpf ist nicht relevant. Die Pyramide ist bis zur Spitze 250 mm hoch. Der Stumpf in der zeichung entsteht nur später wenn ich dort ein Rohr einsetze. Also Höhe H=250 mm
Und den Winkel den ich suche ist der der ensteht wenn ich zwei bzw 8 der Seitendreiecke aneinander setze und verleime.

Bildschirmfoto 2024-12-29 um 16.08.19
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Roman-22

Roman-22

17:03 Uhr, 29.12.2024

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Leider sind die Beschriftungen in deinem neuen Bild ob der geringen Auflösung nicht lesbar.

Und was sollte die offenbar falsche Angabe der Länge 250 mm in deiner Zeichnung in vorhergegangenen Posting?
Wenn also die 250 mm die Höhe der Pyramide bis zur Spitze (die im Bild nicht dargestellt ist) sein soll, dann hab ich dir die Antwort ja gestern schon gegeben!

Wenn wir mit a die Seitenlänge des Basis-Achtecks bezeichnen, dann gilt für den Umkreisradius des Achtecks
r=a2sin22,5=a2-2
und für das oben eingeführte Verhältnis λ:=hr=ha2-2

Mit a=180mm und h=250mm erhältst du λ1,6301 und das in die gestern schon gepostete Formel für den Winkel eingesetzt gibt dann eben den auch gestern schon genannten Winkel φ146,423.

Nur um sicher zu gehen - die Höhe 250mm ist nicht das, was du da mit den schwarzen Strichleins 'bemaßt' hast, sondern vielmehr das, was ich in der Zeichnung mit dem grünen Doppelpfeil angedeutet habe. Ist das richtig?
B3
StephanB

StephanB aktiv_icon

17:25 Uhr, 29.12.2024

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Hallo Roman, sorry für die ganze Verwirrung. Ich kann sowas eigentlich garnicht. Ich schick dir jetzt ein PDF mit den Vermassungen und ein Screenshot von der Pyramide.Der schrägwinkel der Pyramide ist 37 Grad. Ich hoffe ich habe jetzt alle Maße beieinander Bitte alles vorher vergessen...löschen...

vermassung
Bildschirmfoto 2024-12-29 um 17.09.46
StephanB

StephanB aktiv_icon

17:25 Uhr, 29.12.2024

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Hallo Roman, sorry für die ganze Verwirrung. Ich kann sowas eigentlich garnicht. Ich schick dir jetzt ein PDF mit den Vermassungen und ein Screenshot von der Pyramide.Der schrägwinkel der Pyramide ist 37 Grad. Ich hoffe ich habe jetzt alle Maße beieinander Bitte alles vorher vergessen...löschen...

vermassung
Bildschirmfoto 2024-12-29 um 17.09.46
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Roman-22

Roman-22

18:58 Uhr, 29.12.2024

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Hier kann man leider kein pdf, nur BIlder anhängen, aber das png ist gut lesbar.

>Der schrägwinkel der Pyramide ist 37 Grad.
??? Was meinst du mit Schrägwinkel?
Wenn das der Winkel sein soll, unter dem die Seitenflächen gegen die Basisebene geneigt sind, dann kann etwas nicht stimmen, denn dann müsste die Pyramidenhöhe nur 163,732 sein und nicht wie in deiner Zeichnung angegeben 288,34.
EDIT: Scheinbar meintest du den Winkel der Seitenflächen gegen die Senkrechte. Damit wäre der Neigungswinkel der Seitenflächen 53 und die Pyramidenhöhe dann tatsächlich ca. 288,3393.

Aber was den gesuchten Winkel anlangt ist unklar welchen du meinst.
In deiner Zeichnung ist kein Winkel eingezeichnet und dort wo du schreibst "das ist der Winkel um den es geht" führt die Linie zu einem Bereich, in dem der Winkel natürlich 135 (oder auch nur 65,5) ist.

Mit der Achteckseite 180 und dem Neigungswinkel von 53 kommt man jedenfalls auf einen Winkel von ca. 144,40851 zwischen den Seitenflächen.
Das bedeutet, dass du diese Seitenflächen mit dem halben Winkel, also ca. 72,2 (oder 17,8, je nachdem von wo du misst) abfasen musst, damit du sie richtig zusammen leimen kannst.
Deine annäherend 10, welche du in der Zeichnung angibst, kann ich nicht nachvollziehen.

P.S.: Übrigens ist auch dein Hinweis "Das ist die Materialstärke 19mm falsch. Dort sieht man nicht die Materialstärke. Was man dort sieht ist die Basis, auf der die Pyramide steht und wegen der Neigung von 53 der Seitenfläche gegen die Basisfläche müsste sich dort eine 'Dicke' von 19mmsin5323,781mm zeigen!
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