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Übung — AFB II (Zusammenhänge herstellen)

Zehn Sachaufgaben vom Beet bis zum Bremsweg — erst übersetzen, dann rechnen.

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Aufgabenblock — AFB II

Zehn Sachaufgaben aus dem ganzen Kapitel: erst die Situation übersetzen, dann in mehreren Schritten rechnen — mit gestuften Tipps, wenn du nicht weiterkommst.

A1
Quadratisches Beet
AFB II

Ein quadratisches Gemüsebeet hat einen Flächeninhalt von 64 m².

a) Berechne die Seitenlänge. b) Wie viele Meter Zaun braucht man, um das Beet ganz einzuzäunen?

m
m
Ansatz: Seitenlänge über a = √A, Zaun ist der Umfang U = 4 · a.
Rechenweg: a = √64 = 8; U = 4 · 8 = 32.
Lösung: a) 8 m b) 32 m
Vollständige Lösung
Die Seite ist a = √64 m = 8 m. Der Zaun ist so lang wie der Umfang: U = 4 · 8 m = 32 m. Man braucht 32 m Zaun. Hinweis: Nur die positive Lösung von a² = 64 ist eine Länge.
A2
Großes Grundstück
AFB II

Ein quadratisches Grundstück ist 500 m² groß.

a) Berechne die Seitenlänge auf zwei Nachkommastellen. b) Berechne die Länge des Zauns rundherum auf zwei Nachkommastellen.

m
m
Ansatz: a = √A; der Zaun ist U = 4 · a — mit dem ungerundeten Wert weiterrechnen.
Rechenweg: √500 ≈ 22,3607; 4 · 22,3607 ≈ 89,443.
Lösung: a) ≈ 22,36 m b) ≈ 89,44 m
Vollständige Lösung
a = √500 m ≈ 22,36 m. U = 4 · √500 m ≈ 89,44 m. Man braucht rund 89,44 m Zaun. Hinweis: Wer erst auf 22,36 rundet und dann mal 4 rechnet, erhält 89,44 — hier zufällig gleich, oft entsteht aber ein Rundungsfehler.
A3
Fallturm
AFB II

Für einen Fall aus der Höhe h gilt näherungsweise h = 5 · t² (h in m, t in s).

a) Wie lange dauert ein Fall aus 45 m Höhe? b) Wie lange dauert ein Fall aus 125 m Höhe?

s
s
Ansatz: Formel nach t² umstellen: t² = h : 5, dann Wurzel ziehen.
Rechenweg: a) t² = 45 : 5 = 9 → t = 3. b) t² = 125 : 5 = 25 → t = 5.
Lösung: a) 3 s b) 5 s
Vollständige Lösung
a) t² = 45 : 5 = 9, also t = √9 s = 3 s. b) t² = 125 : 5 = 25, also t = 5 s. Die fast dreifache Höhe verlängert die Fallzeit nicht auf das Dreifache. Hinweis: Die negative Lösung t = −3 ist als Zeit sinnlos.
A4
Bremsweg
AFB II

Die Faustformel für den Bremsweg lautet s = (v : 10)² (s in m, v in km/h).

a) Ein Auto hatte 49 m Bremsweg. Wie schnell war es? b) Wie schnell war es bei 30 m Bremsweg? Runde auf zwei Nachkommastellen.

km/h
km/h
Ansatz: Wurzel ziehen: v : 10 = √s, also v = 10 · √s.
Rechenweg: a) 10 · √49 = 10 · 7 = 70. b) 10 · √30 ≈ 10 · 5,4772.
Lösung: a) 70 km/h b) ≈ 54,77 km/h
Vollständige Lösung
a) v = 10 · √49 km/h = 70 km/h. b) v = 10 · √30 km/h ≈ 54,77 km/h. Hinweis: v gehört in die Formel in km/h — nicht in m/s.
A5
Fliesen verlegen
AFB II

Ein Raum mit 12 m² Bodenfläche wird mit 300 gleich großen quadratischen Fliesen belegt.

a) Wie groß ist eine Fliese in m²? b) Wie lang ist eine Fliesenkante in m?

m²
m
Ansatz: Erst die Fläche einer Fliese (Division), dann a = √A.
Rechenweg: 12 : 300 = 0,04; √0,04 = 0,2.
Lösung: a) 0,04 m² b) 0,2 m
Vollständige Lösung
Eine Fliese hat 12 m² : 300 = 0,04 m². Ihre Kante ist √0,04 m = 0,2 m = 20 cm lang. Hinweis: Kommaregel: √0,04 = 0,2, denn 0,2 · 0,2 = 0,04.
A6
Quadrat mit krummer Seite
AFB II

Ein Quadrat hat den Flächeninhalt 72 cm².

a) Die Seitenlänge ist k · √2 cm. Gib k an. b) Gib die Seitenlänge auf zwei Nachkommastellen an.

cm
Ansatz: a = √72; dann die größte Quadratzahl in 72 suchen.
Rechenweg: 72 = 36 · 2 → √72 = 6√2 ≈ 6 · 1,4142.
Lösung: a) 6 b) ≈ 8,49 cm
Vollständige Lösung
a = √72 cm = √(36 · 2) cm = 6√2 cm ≈ 8,49 cm. Hinweis: Mit 4 statt 36 bliebe 2√18 — noch nicht fertig.
A7
Rechteck mit Wurzelseiten
AFB II

Ein Rechteck hat die Seiten √8 cm und √18 cm.

a) Berechne den Flächeninhalt. b) Ein Quadrat soll denselben Flächeninhalt haben. Wie lang ist seine Seite? Runde auf zwei Nachkommastellen.

cm²
cm
Ansatz: A = √8 · √18 mit dem Wurzelgesetz zusammenfassen; dann a = √A.
Rechenweg: √8 · √18 = √144 = 12; √12 ≈ 3,4641.
Lösung: a) 12 cm² b) ≈ 3,46 cm
Vollständige Lösung
A = √8 cm · √18 cm = √144 cm² = 12 cm². Das Quadrat hat a = √12 cm = 2√3 cm ≈ 3,46 cm. Hinweis: √12 = 2√3 ist die exakte Form.
A8
Zwei Quadrate, ein großes
AFB II

Zwei Quadrate haben 9 cm² und 16 cm² Flächeninhalt. Aus demselben Material soll ein einziges großes Quadrat mit der gleichen Gesamtfläche entstehen.

a) Wie lang sind die beiden kleinen Seiten zusammen? b) Wie lang ist die Seite des großen Quadrats?

cm
cm
Ansatz: Kleine Seiten einzeln aus √9 und √16; die große Seite aus der Gesamtfläche.
Rechenweg: 3 + 4 = 7; √(9 + 16) = √25 = 5.
Lösung: a) 7 cm b) 5 cm
Vollständige Lösung
Die kleinen Seiten sind 3 cm und 4 cm, zusammen 7 cm. Das große Quadrat hat 25 cm², also a = 5 cm. Hinweis: Deshalb gilt √(9 + 16) ≠ √9 + √16 — für Summen gibt es kein Wurzelgesetz.
A9
Fadenpendel
AFB II

Für die Schwingungsdauer eines Fadenpendels gilt näherungsweise T = 2 · √l (T in s, l in m).

a) Wie lange dauert eine Schwingung bei l = 0,25 m? b) Wie lang muss das Pendel für T = 3 s sein?

s
m
Ansatz: a) einsetzen. b) umstellen: √l = T : 2, dann quadrieren.
Rechenweg: a) 2 · √0,25 = 2 · 0,5 = 1. b) √l = 1,5 → l = 1,5² = 2,25.
Lösung: a) 1 s b) 2,25 m
Vollständige Lösung
a) T = 2 · √0,25 s = 2 · 0,5 s = 1 s. b) √l = 3 : 2 = 1,5, also l = 1,5² m = 2,25 m. Hinweis: Quadrieren ist die Umkehrung des Wurzelziehens.
A10
Wurzel genauer einschachteln
AFB II

Du sollst √40 ohne Taschenrechner einschachteln.

a) Gib die größte natürliche Zahl an, die kleiner als √40 ist. b) Gib die größte Zahl mit einer Nachkommastelle an, die kleiner als √40 ist.

Ansatz: Quadrate der Kandidaten mit 40 vergleichen.
Rechenweg: 6² = 36 < 40 < 49 = 7²; 6,3² = 39,69 < 40 < 40,96 = 6,4².
Lösung: a) 6 b) 6,3
Vollständige Lösung
Wegen 36 < 40 < 49 gilt 6 < √40 < 7. Wegen 39,69 < 40 < 40,96 gilt 6,3 < √40 < 6,4. Hinweis: So entsteht Stelle für Stelle die Dezimalzahl √40 = 6,3245…