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Übung — AFB II (Zusammenhänge herstellen)

Drahtmodelle, Regalbretter und Zielscheiben — wo steckt überall Geometrie in deinem Alltag?

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Aufgabenblock — AFB II

Zehn Sachaufgaben aus allen Kapiteln des Themas: erst die Situation übersetzen, dann in mehreren Schritten rechnen — mit gestuften Tipps, wenn du nicht weiterkommst.

A1
Kantenmodell aus Draht
AFB II

Jana baut für den Mathe-Tisch ein Kantenmodell eines Quaders aus Draht. Der Quader soll 12 cm lang, 8 cm breit und 5 cm hoch werden. Sie hat eine Drahtrolle mit 1,5 m Draht.

a) Berechne, wie viel Draht Jana für alle Kanten braucht. b) Gib an, wie viele Zentimeter Draht übrig bleiben.

cm
cm
Ansatz: Jede der drei Kantenlängen kommt am Quader viermal vor. Für b) die Rollenlänge erst in cm umrechnen.
Rechenweg: 4 · 12 cm + 4 · 8 cm + 4 · 5 cm = 48 cm + 32 cm + 20 cm; 1,5 m = 150 cm; 150 cm − Drahtlänge.
Lösung: a) 100 cm b) 50 cm
Vollständige Lösung
Ein Quader hat 12 Kanten: je 4 sind 12 cm, 8 cm und 5 cm lang. Drahtlänge = 4 · 12 cm + 4 · 8 cm + 4 · 5 cm = 100 cm. Die Rolle hat 1,5 m = 150 cm, also bleiben 150 cm − 100 cm = 50 cm übrig. Hinweis: Wer nur 12 + 8 + 5 = 25 cm rechnet, hat nur drei der zwölf Kanten gezählt.
12 cm 5 cm 8 cm
Kantenmodell: Draht = Kanten, Punkte = Ecken
A2
Körper aus Knete und Zahnstochern
AFB II

In der Projektwoche baut die Klasse 5b Kantenmodelle: Jeder Zahnstocher ist eine Kante, jede Knetkugel eine Ecke. Lukas baut eine Pyramide mit quadratischer Grundfläche und ein Dreiecksprisma.

a) Untersuche, wie viele Zahnstocher Lukas für die Pyramide braucht. b) Wie viele Knetkugeln braucht er für beide Körper zusammen?

Stück
Stück
Ansatz: Zähle bei der Pyramide die Kanten der Grundfläche und die Kanten zur Spitze getrennt. Für b) zählst du die Ecken beider Körper und addierst.
Rechenweg: Pyramide: 4 Kanten unten + 4 Kanten zur Spitze. Ecken: Pyramide 4 + 1, Prisma 3 + 3.
Lösung: a) 8 Zahnstocher b) 11 Knetkugeln
Vollständige Lösung
a) Die quadratische Grundfläche hat 4 Kanten, dazu kommen 4 Kanten von den Ecken zur Spitze: 4 + 4 = 8 Zahnstocher. b) Die Pyramide hat 4 Ecken unten und die Spitze, also 5 Ecken. Das Prisma hat zwei Dreiecke mit je 3 Ecken, also 6 Ecken. Zusammen 5 + 6 = 11 Knetkugeln. Hinweis: Verdeckte Kanten und Ecken zählen mit — im Schrägbild sind sie gestrichelt.
Pyramide Dreiecksprisma
Zahnstocher = Kanten, Knetkugeln = Ecken
A3
Netz einer Geschenkschachtel
AFB II

Mila schneidet für eine Geschenkschachtel ein Quadernetz aus Pappe aus. Die Schachtel soll 20 cm lang, 10 cm breit und 10 cm hoch sein.

a) Bestimme, wie viele Quadrate das Netz enthält. b) Wie viele Rechtecke mit den Seiten 20 cm und 10 cm enthält es?

Ansatz: Ein Quadernetz besteht aus drei Paaren gleicher Flächen. Überlege für jedes Paar, welche zwei Kantenlängen die Fläche hat.
Rechenweg: Paar 1: 20 cm × 10 cm (vorn/hinten), Paar 2: 20 cm × 10 cm (oben/unten), Paar 3: 10 cm × 10 cm (links/rechts).
Lösung: a) 2 Quadrate b) 4 Rechtecke
Vollständige Lösung
Das Netz besteht aus 6 Flächen in 3 Paaren. Vorder- und Rückseite sind 20 cm × 10 cm, Deckel und Boden auch 20 cm × 10 cm, die beiden Seitenflächen sind 10 cm × 10 cm, also Quadrate. Das Netz enthält 2 Quadrate und 4 Rechtecke mit 20 cm und 10 cm. Hinweis: Breite und Höhe sind hier gleich — deshalb werden genau zwei Flächen zu Quadraten.
20 cm 10 cm 10 cm
Schachtel im Schrägbild
A4
Schrägbild eines Holzklotzes
AFB II

Tom zeichnet einen Holzklotz im Schrägbild auf Karopapier (1 Kästchen = 0,5 cm). Der Klotz ist 6 cm breit, 4 cm hoch und 5 cm tief. Die Vorderfläche hat er schon gezeichnet.

a) Ermittle, wie lang Tom die nach hinten laufenden Kanten zeichnen muss. b) Wie viele Kanten muss er gestrichelt zeichnen?

cm
Ansatz: Nach hinten laufende Kanten: 45° und halb so lang. Verdeckt sind die Kanten, die man von vorn oben rechts nicht sehen kann.
Rechenweg: Tiefe 5 cm : 2; auf Karopapier ist das je eine Kästchendiagonale pro cm Tiefe, also 5 Diagonalen. Die verdeckten Kanten treffen sich in der hinteren unteren linken Ecke.
Lösung: a) 2,5 cm b) 3 Kanten
Vollständige Lösung
a) Die Tiefe wird halbiert: 5 cm : 2 = 2,5 cm. Auf dem Karopapier geht Tom dafür 5 Kästchendiagonalen schräg nach rechts oben. b) In der hinteren unteren linken Ecke treffen sich drei Kanten, die man nicht sieht: die hintere untere Kante, die hintere linke Kante und die linke untere Kante nach hinten. Diese 3 Kanten werden gestrichelt. Hinweis: Die Vorderfläche bleibt in wahrer Größe — nur die Tiefe wird verkürzt.
6 cm 4 cm
1 Kästchen = 0,5 cm
A5
Rettungsboot am See
AFB II

Die Karte zeigt ein Boot P auf einem See und das gerade Ufer g (1 Kästchen = 0,5 cm). 1 cm auf der Karte entspricht 50 m in Wirklichkeit. Das Boot soll auf dem kürzesten Weg ans Ufer fahren.

a) Werte die Karte aus: Wie lang ist der kürzeste Weg vom Boot zum Ufer auf der Karte? b) Wie viele Meter sind das in Wirklichkeit?

cm
m
Ansatz: Der kürzeste Weg ist der Abstand von P zu g — er steht senkrecht auf dem Ufer. Der Weg zum Steg ist schräg und damit länger.
Rechenweg: Senkrecht von P nach unten bis g: 5 Kästchen · 0,5 cm. Dann jeden Zentimeter mit 50 m multiplizieren.
Lösung: a) 2,5 cm b) 125 m
Vollständige Lösung
a) Das Lot von P auf g ist 5 Kästchen lang: 5 · 0,5 cm = 2,5 cm. b) 1 cm entspricht 50 m, also 2,5 · 50 m = 125 m. Das Boot braucht auf dem kürzesten Weg 125 m bis zum Ufer. Hinweis: Der Weg zum Steg ist bequemer, aber nicht der kürzeste — der Abstand wird immer senkrecht gemessen.
g P Steg
1 Kästchen = 0,5 cm; 1 cm auf der Karte = 50 m
A6
Regalbretter im Kinderzimmer
AFB II

An einer senkrechten Wand hängen drei parallele Regalbretter g ∥ h ∥ k übereinander. Der Abstand von g zu h beträgt 32 cm, der Abstand von h zu k beträgt 28 cm.

a) Berechne den Abstand vom untersten Brett g zum obersten Brett k. b) Ein neues Brett m soll genau in die Mitte zwischen g und k. Wie weit ist m dann von h entfernt?

cm
cm
Ansatz: Abstände paralleler Bretter werden senkrecht gemessen und lassen sich addieren. Die Mitte liegt beim halben Gesamtabstand.
Rechenweg: Gesamt: 32 cm + 28 cm. Mitte: Gesamtabstand : 2 über g. Dann mit der Lage von h (32 cm über g) vergleichen.
Lösung: a) 60 cm b) 2 cm
Vollständige Lösung
a) Abstand g bis k = 32 cm + 28 cm = 60 cm. b) Die Mitte liegt 60 cm : 2 = 30 cm über g. Das Brett h hängt 32 cm über g. Also ist m 32 cm − 30 cm = 2 cm von h entfernt (knapp unter h). Hinweis: Weil die Bretter parallel sind, ist ihr Abstand an jeder Stelle gleich — egal, wo man misst.
g h k 32 cm 28 cm
Die Wand steht senkrecht auf den Brettern
A7
Zielscheibe auf dem Schulhof
AFB II

Für ein Wurfspiel zeichnet die Klasse eine Zielscheibe aus vier Kreisen um denselben Mittelpunkt M. Der innerste Kreis hat den Radius 2 dm. Jeder weitere Kreis hat einen um 1,5 dm größeren Radius.

a) Bestimme den Radius des äußersten Kreises. b) Die Kreide-Schnur wird durch M quer über die ganze Scheibe gespannt. Wie lang muss sie mindestens sein?

dm
dm
Ansatz: Vom innersten zum äußersten Kreis kommt dreimal 1,5 dm dazu. Quer durch M über die ganze Scheibe ist der Durchmesser.
Rechenweg: r = 2 dm + 3 · 1,5 dm; d = 2 · r.
Lösung: a) 6,5 dm b) 13 dm
Vollständige Lösung
a) Radien: 2 dm, 3,5 dm, 5 dm, 6,5 dm. Der äußerste Kreis hat r = 2 dm + 3 · 1,5 dm = 6,5 dm. b) Die Schnur durch M ist der Durchmesser: d = 2 · 6,5 dm = 13 dm = 1,3 m. Hinweis: Es sind vier Kreise, aber nur drei Vergrößerungen — der erste Kreis hat schon 2 dm.
M
Vier Kreise um M
A8
Beet im Schulgarten
AFB II

Im Plan des Schulgartens (1 Einheit = 1 m) liegen drei Ecken eines rechteckigen Beets bei A(2 | 1), B(7 | 1) und C(7 | 5). Die vierte Ecke D fehlt noch.

a) Ermittle die Koordinaten von D. b) Wie lang ist die Seite BC in Wirklichkeit?

m
Ansatz: Im Rechteck ist D so weit links wie A und so hoch wie C. Seitenlängen parallel zu einer Achse bekommst du als Differenz der Koordinaten.
Rechenweg: D hat den x-Wert von A und den y-Wert von C. BC: gleiche x-Werte, also y-Werte subtrahieren: 5 − 1.
Lösung: a) D(2 | 5) b) 4 m
Vollständige Lösung
a) AB verläuft waagerecht, BC senkrecht. D liegt senkrecht über A und waagerecht neben C, also D(2 | 5). b) B und C haben denselben x-Wert 7; die Länge ist 5 − 1 = 4 Einheiten, also 4 m. Hinweis: Erst x nach rechts, dann y nach oben — wer D(5 | 2) einträgt, landet mitten im Beet.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 x y A B C
1 Einheit = 1 m
A9
Schmetterling spiegeln
AFB II

Ella zeichnet einen Schmetterling auf Karopapier. Der linke Flügel ist fertig. Die Spiegelachse s ist die senkrechte Gerade durch (5 | 0). Der Flügel hat unter anderem die Ecken P(2 | 3) und Q(4 | 6).

a) Zeichne den rechten Flügel durch Spiegeln an s und gib die x-Koordinate des Bildpunkts P′ an. b) Gib die x-Koordinate von Q′ an.

Ansatz: Beim Spiegeln an einer senkrechten Achse bleibt die Höhe (y-Wert) gleich. Der Bildpunkt ist genauso weit von s entfernt wie der Punkt — nur auf der anderen Seite.
Rechenweg: P ist 5 − 2 = 3 Einheiten links von s, also P′ 3 Einheiten rechts: 5 + 3. Q ist 5 − 4 = 1 Einheit links von s.
Lösung: a) 8 b) 6
Vollständige Lösung
a) P liegt 3 Einheiten links von s. P′ liegt 3 Einheiten rechts von s: x = 5 + 3 = 8, also P′(8 | 3). b) Q liegt 1 Einheit links von s, also Q′(6 | 6). Die y-Werte bleiben gleich, weil PP′ und QQ′ senkrecht zu s verlaufen. Hinweis: Nicht einfach die x-Werte vertauschen — gemessen wird immer der Abstand zur Achse.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 x y s P Q
Spiegelachse s durch (5 | 0)
A10
Buchstaben auf dem Schulschild
AFB II

Für ein Schild werden die Buchstaben A, H, N, O, X und Z aus Holz ausgesägt (Form wie in der Skizze). Symmetrische Buchstaben sollen mit einer Faltprobe aus Papier geprüft werden.

a) Untersuche, wie viele der sechs Buchstaben achsensymmetrisch sind. b) Wie viele Symmetrieachsen haben alle sechs Buchstaben zusammen?

Ansatz: Prüfe jeden Buchstaben einzeln: senkrecht falten, waagerecht falten. Achte darauf, dass X und O höher als breit sind.
Rechenweg: A: senkrecht. H: senkrecht und waagerecht. N: keine. O: senkrecht und waagerecht. X: senkrecht und waagerecht. Z: keine.
Lösung: a) 4 b) 7
Vollständige Lösung
a) Achsensymmetrisch sind A, H, O und X — das sind 4 Buchstaben. N und Z passen bei keiner Faltung auf sich selbst (sie sind nur drehsymmetrisch). b) A hat 1 Achse, H, O und X haben je 2 Achsen: 1 + 2 + 2 + 2 = 7 Achsen. Hinweis: Beim X sind die beiden Striche selbst keine Achsen: Weil das X höher als breit ist, passen die Hälften beim Falten dort nicht aufeinander.
Buchstaben in der Form des Schilds