Aimathic
Login | English | Deutsch

Kostenlose Arbeitsblätter

Stellen Sie aus rund 22.000 Matheaufgaben von der 3. bis zur 13. Klasse Ihre eigenen Arbeitsblätter zusammen. Alle Aufgaben enthalten Lösungsschritte.

Volumenbegriff und Einheitswürfel

Klicken Sie auf Aufgaben, um sie zum Drucken auszuwählen.

4111766
Paul hat aus 18 Einheitswürfeln mit einer Kantenlänge von jeweils \(1\,\text{cm}\) eine lange Schlange gelegt. Nun baut er die Schlange um und bildet daraus einen kompakten Quader. Er behauptet: „Da der Quader jetzt viel massiver aussieht, hat er auch ein größeres Volumen als die Schlange vorher.“ Hat Paul recht? Begründe deine Entscheidung mithilfe der Anzahl der Einheitswürfel.

Denkanstöße

- Überlege, ob Paul beim Umbauen Würfel weggenommen oder neue dazugetan hat. - Was genau gibt das Volumen eines Körpers an, wenn man ihn aus kleinen Würfeln baut? - Stell dir vor, du hättest 18 Bausteine. Ändert sich der Platz, den alle Steine zusammen brauchen, wenn du sie anders stapelst?

Lösung

1. Bestimmung des Volumens der Schlange: Die Schlange besteht aus 18 Einheitswürfeln zu je \(1\,\text{cm}^3\), was ein Gesamtvolumen von \(18 \cdot 1\,\text{cm}^3 = 18\,\text{cm}^3\) ergibt. 2. Bestimmung des Volumens des Quaders: Da Paul dieselben 18 Einheitswürfel verwendet, um den Quader zu bauen, ohne Würfel hinzuzufügen oder wegzunehmen, bleibt die Anzahl der Würfel bei 18. 3. Vergleich: Das Volumen eines Körpers, der aus Einheitswürfeln besteht, entspricht der Summe der Volumina der einzelnen Würfel. Da die Anzahl gleich bleibt, ist das Volumen in beiden Fällen \(18\,\text{cm}^3\). 4. Ergebnis: Paul hat nicht recht. Das Volumen bleibt gleich, da sich die Menge des Materials (die Anzahl der Würfel) nicht geändert hat.

Antwort

Nein, Paul hat nicht recht. Da er für beide Formen genau 18 Einheitswürfel verwendet hat und keine Würfel hinzugefügt oder entfernt wurden, bleibt das Gesamtvolumen von \(18\,\text{cm}^3\) gleich. Die Form hat keinen Einfluss auf das Volumen, solange die Anzahl der Würfel gleich bleibt.
4112666
Welche der folgenden Angaben beziehen sich auf einen Rauminhalt (ein Volumen)? - Die Länge einer Sprunggrube - Das Fassungsvermögen einer Milchpackung - Die Fläche eines Fußballfeldes - Der Platz im Inneren eines Rucksacks - Die Breite einer Haustür Wähle die passenden Angaben aus. Erkläre zudem kurz, warum ein Eimer ein sinnvoller Behälter für Wasser ist, ein flaches Backblech hingegen weniger, wenn man eine große Menge Wasser transportieren möchte.

Denkanstöße

- Überlege, welche Angaben beschreiben, wie viel in etwas hineinpasst. - Denke an den Unterschied zwischen einer Linie, einer flachen Fläche und einem Körper, den man füllen kann. - Was passiert mit Wasser auf einer sehr flachen Unterlage, wenn man sie bewegt?

Lösung

1. Das „Fassungsvermögen einer Milchpackung“ und der „Platz im Inneren eines Rucksacks“ beschreiben einen dreidimensionalen Rauminhalt. 2. Ein Eimer ist ein tiefes Gefäß mit hohem Rand. Dadurch kann er viel Wasser aufnehmen, und das Wasser läuft beim Transport weniger leicht über. 3. Ein Backblech hat eine sehr geringe Höhe und ist eher auf Fläche als auf Volumen ausgelegt, weshalb Wasser bei Bewegung leicht überläuft.

Antwort

Die Angaben „Fassungsvermögen einer Milchpackung“ und „Platz im Inneren eines Rucksacks“ beziehen sich auf einen Rauminhalt. Ein Eimer ist besser geeignet als ein Backblech, da er als tiefes Gefäß mit hohem Rand viel Wasser aufnehmen kann und das Wasser beim Transport weniger leicht überläuft.
4111106
Ein großer Würfel hat eine Kantenlänge von \(1\,\text{m}\). Er wird lückenlos mit kleinen Einheitswürfeln der Kantenlänge \(1\,\text{dm}\) ausgefüllt. a) Wie viele kleine Würfel passen in eine Reihe entlang einer Kante des großen Würfels? b) Wie viele dieser kleinen Würfel passen insgesamt in den großen Würfel? Erkläre, wie man auf das Ergebnis kommt.

Denkanstöße

- Wie viele Dezimeter passen in einen Meter? - Stell dir vor, du stapelst Würfel: Wie viele liegen auf dem Boden und wie viele Schichten gibt es?

Lösung

1. Da \(1\,\text{m} = 10\,\text{dm}\) gilt, passen genau \(10\) Würfel mit der Kantenlänge \(1\,\text{dm}\) in eine Reihe entlang einer Kante. 2. Für die Grundfläche des großen Würfels benötigt man \(10 \cdot 10 = 100\) kleine Würfel. Da der Würfel \(10\,\text{dm}\) hoch ist, gibt es \(10\) solcher Schichten. Insgesamt passen also \(10 \cdot 10 \cdot 10 = 1000\) kleine Würfel in den großen Würfel.

Antwort

a) \(10\) Würfel b) \(1000\) Würfel; Begründung über \(10 \cdot 10 \cdot 10\).
4111776
Zwei Kinder bauen verschiedene Figuren aus Einheitswürfeln (\(1\,\text{cm}^3\)). Lisa baut eine „Treppe“ aus drei Schichten: Die unterste Schicht besteht aus 6 Würfeln, die mittlere aus 4 Würfeln und die oberste aus 2 Würfeln. Max baut einen Quader mit den Kantenlängen \(3\,\text{cm}\), \(2\,\text{cm}\) und \(2\,\text{cm}\). Vergleiche die Volumina der beiden Bauwerke. Welches ist größer oder sind sie gleich groß?

Denkanstöße

- Wie viele einzelne Würfel hat Lisa insgesamt für ihre Treppe benutzt? - Wie viele Einheitswürfel passen in den Quader von Max? - Vergleiche die Gesamtzahl der Würfel bei beiden Kindern.

Lösung

1. Berechnung des Volumens von Lisas Treppe: Die Würfel der drei Schichten werden addiert: \(6 + 4 + 2 = 12\). Das Volumen beträgt \(12\,\text{cm}^3\). 2. Berechnung des Volumens von Max’ Quader: \(3 \cdot 2 \cdot 2 = 12\). Das Volumen beträgt \(12\,\text{cm}^3\). 3. Vergleich der Ergebnisse: Beide Volumina sind mit \(12\,\text{cm}^3\) identisch.

Antwort

Beide Bauwerke haben das gleiche Volumen von \(12\,\text{cm}^3\). Lisa verwendet insgesamt \(6 + 4 + 2 = 12\) Würfel, und in den Quader von Max passen ebenfalls \(3 \cdot 2 \cdot 2 = 12\) Würfel.
4112366
Ein quaderförmiger Karton hat die Maße \(12\,\text{cm}\) Länge, \(5\,\text{cm}\) Breite und \(4\,\text{cm}\) Höhe. a) Berechne das Volumen des Kartons auf zwei verschiedene Arten, indem du unterschiedliche Seitenflächen als Grundfläche wählst. Nutze dazu Klammern in deiner Rechnung. b) Erkläre mithilfe von Einheitswürfeln (\(1\,\text{cm}^3\)), was das Ergebnis der Multiplikation innerhalb der Klammern jeweils anschaulich bedeutet.

Denkanstöße

- Stell dir vor, du füllst den Karton Schicht für Schicht mit kleinen Würfeln. - Was berechnest du zuerst, wenn du zwei Seitenlängen multiplizierst? - Überlege dir, wie viele Würfel auf den Boden des Kartons passen. - Wie oft musst du diese Bodenschicht übereinanderstapeln, um den Karton zu füllen?

Lösung

1. Berechnung Weg 1: \(V = (12\,\text{cm} \cdot 5\,\text{cm}) \cdot 4\,\text{cm} = 60\,\text{cm}^2 \cdot 4\,\text{cm} = 240\,\text{cm}^3\). 2. Berechnung Weg 2: \(V = 12\,\text{cm} \cdot (5\,\text{cm} \cdot 4\,\text{cm}) = 12\,\text{cm} \cdot 20\,\text{cm}^2 = 240\,\text{cm}^3\). 3. Interpretation Weg 1: Das Zwischenergebnis \(60\) gibt an, dass in der untersten Schicht (Grundfläche) \(60\) Einheitswürfel liegen. Die \(4\) gibt an, dass \(4\) solcher Schichten übereinanderliegen. 4. Interpretation Weg 2: Das Zwischenergebnis \(20\) gibt an, dass in einer seitlichen Schicht (Seitenfläche) \(20\) Einheitswürfel liegen. Die \(12\) gibt an, dass der Quader aus \(12\) solcher hintereinanderstehenden Schichten besteht.

Antwort

a) \(V = (12 \cdot 5) \cdot 4 = 240\,\text{cm}^3\) und \(V = 12 \cdot (5 \cdot 4) = 240\,\text{cm}^3\). b) Das Ergebnis in den Klammern gibt jeweils die Anzahl der Einheitswürfel in einer Schicht (Grundfläche oder Seitenfläche) an.
4112536
Ein großer Würfel wurde aus vielen kleinen, identischen Holzwürfeln lückenlos zusammengesetzt. Insgesamt wurden dafür genau 64 kleine Würfel verwendet. Wie groß ist das Verhältnis der Kantenlänge des großen Würfels zur Kantenlänge eines kleinen Holzwürfels? Begründe deine Überlegung.

Denkanstöße

- Stell dir vor, wie viele kleine Würfel du nebeneinander, hintereinander und übereinander stapeln musst, um wieder einen perfekten Würfel zu erhalten. - Welche Zahl ergibt dreimal mit sich selbst multipliziert 64? - Wenn du die Kantenlänge verdoppelst, wie viele kleine Würfel hättest du dann insgesamt? Was ist bei einer Verdreifachung?

Lösung

1. Damit wieder ein Würfel entsteht, müssen entlang jeder Raumrichtung gleich viele kleine Würfel liegen. 2. Gesucht ist daher eine natürliche Zahl \(n\) mit \(n \cdot n \cdot n = 64\). 3. Es gilt \(4 \cdot 4 \cdot 4 = 64\). Entlang jeder Kante liegen also vier kleine Würfel. 4. Die Kante des großen Würfels ist deshalb viermal so lang wie die Kante eines kleinen Würfels.

Antwort

Die Kante des großen Würfels ist 4-mal so lang wie die Kante eines kleinen Würfels.
4112686
Ein Saftladen bietet drei verschiedene Gefäße an, die alle genau \(1\,\text{l}\) (\(1000\,\text{cm}^3\)) fassen: - Gefäß A: Eine sehr hohe, dünne Glasröhre. - Gefäß B: Eine klassische, quaderförmige Saftpackung. - Gefäß C: Eine flache, weite Schale. a) In welches Gefäß passt am meisten Saft hinein? b) Was passiert mit dem Rauminhalt des Saftes, wenn man ihn von der hohen Glasröhre in die flache Schale umgießt? c) Warum könnte Gefäß B für den Transport in einem Karton am besten geeignet sein, obwohl alle das gleiche Volumen haben?

Denkanstöße

- Lies den ersten Satz der Aufgabe ganz genau. - Ändert sich die Menge einer Flüssigkeit, nur weil sie in einem anderen Gefäß anders aussieht? - Denke beim Transport an Stapelbarkeit: Welche Form lässt weniger ungenutzte Zwischenräume in einer Kiste?

Lösung

1. Vergleich des Fassungsvermögens: Da alle Gefäße laut Angabe genau \(1\,\text{l}\) fassen, passt in jedes Gefäß gleich viel Saft hinein. 2. Volumeninvarianz: Beim Umgießen ändert sich die Form der Flüssigkeit, aber der Rauminhalt (das Volumen) bleibt mit \(1\,\text{l}\) gleich (Invarianz des Volumens). 3. Eignung für Transport: Gefäß B (quaderförmig) ist am besten geeignet, da quaderförmige Körper lückenlos nebeneinander und übereinander gestapelt werden können, was den Platz im Transportkarton optimal ausnutzt.

Antwort

a) In alle Gefäße passt genau gleich viel hinein (\(1\,\text{l}\)). b) Der Rauminhalt bleibt gleich; nur die äußere Form der Flüssigkeit ändert sich. c) Die Quaderform von Gefäß B erlaubt ein lückenloses Stapeln, wodurch der Platz im Karton am besten ausgenutzt wird.
4319546
Das abgebildete Würfelgebäude ist aus lauter gleichen, kleineren Holzwürfeln zusammengesetzt. Jeder dieser kleinen Würfel hat eine Kantenlänge von \(3\,\text{cm}\). 1. Aus wie vielen kleinen Holzwürfeln besteht das Gebäude insgesamt? 2. Welches Volumen hat ein einzelner kleiner Holzwürfel? 3. Wie groß ist das Gesamtvolumen des abgebildeten Körpers in Kubikzentimetern (\(\text{cm}^3\))?
Abbildung zur Aufgabe 431954

Denkanstöße

- Zähle zuerst sorgfältig, aus wie vielen kleinen Würfeln das Gebäude besteht. Achte dabei auf die verschiedenen Höhen der Türme. - Wie berechnet man das Volumen eines Würfels, wenn man seine Kantenlänge kennt? - Wenn du das Volumen von einem kleinen Würfel kennst, wie kannst du dann das Volumen des gesamten Gebäudes berechnen?

Lösung

1. Wir zählen die Holzwürfel turmweise: - Hintere Reihe: \(3 + 2 + 1 = 6\). - Mittlere Reihe: \(2 + 1 = 3\). - Vordere Reihe: \(1\). Insgesamt sind es \(6 + 3 + 1 = 10\) Würfel. 2. Das Volumen eines Würfels mit der Kantenlänge \(a = 3\,\text{cm}\) beträgt \(V_{\text{Einzel}} = 3\,\text{cm} \cdot 3\,\text{cm} \cdot 3\,\text{cm} = 27\,\text{cm}^3\). 3. Das Gesamtvolumen beträgt \(V_{\text{Gesamt}} = 10 \cdot 27\,\text{cm}^3 = 270\,\text{cm}^3\).

Antwort

1. Das Gebäude besteht aus \(10\) kleinen Würfeln. 2. Ein kleiner Würfel hat ein Volumen von \(27\,\text{cm}^3\). 3. Das Gesamtvolumen beträgt \(270\,\text{cm}^3\).
4328696
Das abgebildete Gebäude besteht aus mehreren gleich großen Würfeln. Jeder dieser kleinen Würfel hat eine Kantenlänge von \(4\,\text{cm}\). Bestimme zuerst die Anzahl der Würfel und berechne dann das Gesamtvolumen des Körpers in Kubikzentimetern (\(\text{cm}^3\)).
Abbildung zur Aufgabe 432869

Denkanstöße

- Zähle zuerst alle sichtbaren und (falls vorhanden) unsichtbaren Würfel des Gebäudes. - Berechne das Volumen eines einzelnen kleinen Würfels mit der Formel für das Würfelvolumen. - Multipliziere das Einzelvolumen mit der Anzahl der Würfel.

Lösung

1. Anzahl der Würfel bestimmen: Die vordere Reihe hat \(2 + 0 + 2 = 4\) Würfel. Die hintere Reihe hat \(2 + 2 + 2 = 6\) Würfel. Insgesamt sind es \(4 + 6 = 10\) Würfel. 2. Volumen eines einzelnen Würfels berechnen: \(V_{\text{Würfel}} = a^3 = 4\,\text{cm} \cdot 4\,\text{cm} \cdot 4\,\text{cm} = 64\,\text{cm}^3\). 3. Gesamtvolumen berechnen: \(V_{\text{Gesamt}} = 10 \cdot 64\,\text{cm}^3 = 640\,\text{cm}^3\).

Antwort

Der Körper besteht aus \(10\) Würfeln. Das Gesamtvolumen beträgt \(640\,\text{cm}^3\).
4329316
Aus mehreren gleichen Holzwürfeln wurde der unten abgebildete Körper gebaut. Jeder dieser kleinen Würfel hat eine Kantenlänge von \(2\,\text{cm}\). Berechne das Gesamtvolumen des Körpers in \(\text{cm}^3\).
Abbildung zur Aufgabe 432931

Denkanstöße

- Zähle zuerst sorgfältig, aus wie vielen kleinen Einzelwürfeln die Figur besteht. - Berechne das Volumen eines einzelnen kleinen Würfels mit der Kantenlänge \(2\,\text{cm}\). - Multipliziere am Ende die Anzahl der Würfel mit dem Volumen eines einzelnen Würfels.

Lösung

1. Bestimmung der Anzahl der kleinen Würfel im Gebäude: - Vordere Reihe: \(2 + 1 + 1 + 2 = 6\) Würfel - Mittlere Reihe: \(2 + 0 + 0 + 2 = 4\) Würfel - Hintere Reihe: \(2 + 2 + 2 + 2 = 8\) Würfel - Gesamtzahl der Würfel: \(6 + 4 + 8 = 18\) Würfel. 2. Berechnung des Volumens eines einzelnen kleinen Würfels: \(V_{\text{Würfel}} = 2\,\text{cm} \cdot 2\,\text{cm} \cdot 2\,\text{cm} = 8\,\text{cm}^3\). 3. Berechnung des Gesamtvolumens: \(18 \cdot 8\,\text{cm}^3 = 144\,\text{cm}^3\).

Antwort

Das Gesamtvolumen des Körpers beträgt \(144\,\text{cm}^3\).
4112376
Lena hat genau \(24\) Einheitswürfel mit einer Kantenlänge von \(1\,\text{cm}\). Sie baut daraus verschiedene Quader, wobei sie immer alle Würfel verwendet. a) Gib zwei verschiedene Möglichkeiten für die Kantenlängen \(a\), \(b\) und \(c\) eines solchen Quaders an. b) Berechne für deine beiden Beispiele jeweils die Oberfläche des Quaders. Vergleiche die Ergebnisse. c) Wie viele Würfel liegen bei deinen beiden Beispielen jeweils in der untersten Schicht, wenn der Quader auf seiner größten Seitenfläche steht?

Denkanstöße

- Welche drei Zahlen ergeben miteinander multipliziert \(24\)? - Denk daran, dass die Oberfläche aus sechs Rechtecken besteht, von denen jeweils zwei gleich groß sind. - Die „größte Seitenfläche“ ist die Fläche mit dem größten Flächeninhalt. - Probiere verschiedene Kombinationen aus, wie zum Beispiel ganz flache oder eher würfelähnliche Quader.

Lösung

1. Beispiel 1: Kantenlängen \(a=4\,\text{cm}\), \(b=3\,\text{cm}\), \(c=2\,\text{cm}\). Volumen \(V = 4 \cdot 3 \cdot 2 = 24\,\text{cm}^3\). 2. Beispiel 2: Kantenlängen \(a=6\,\text{cm}\), \(b=4\,\text{cm}\), \(c=1\,\text{cm}\). Volumen \(V = 6 \cdot 4 \cdot 1 = 24\,\text{cm}^3\). 3. Oberfläche Beispiel 1: \(O = 2 \cdot (4 \cdot 3 + 3 \cdot 2 + 4 \cdot 2) = 2 \cdot (12 + 6 + 8) = 2 \cdot 26 = 52\,\text{cm}^2\). 4. Oberfläche Beispiel 2: \(O = 2 \cdot (6 \cdot 4 + 4 \cdot 1 + 6 \cdot 1) = 2 \cdot (24 + 4 + 6) = 2 \cdot 34 = 68\,\text{cm}^2\). 5. Vergleich: Die Oberflächen sind trotz gleichen Volumens unterschiedlich. 6. Schichten: Bei Beispiel 1 liegen \(4 \cdot 3 = 12\) Würfel in der untersten Schicht. Bei Beispiel 2 liegen \(6 \cdot 4 = 24\) Würfel in der untersten Schicht.

Antwort

Mögliche Lösung: a) Quader 1: \(4\,\text{cm}\), \(3\,\text{cm}\), \(2\,\text{cm}\); Quader 2: \(6\,\text{cm}\), \(4\,\text{cm}\), \(1\,\text{cm}\). b) \(O_1 = 52\,\text{cm}^2\), \(O_2 = 68\,\text{cm}^2\). Quader mit gleicher Würfelanzahl können unterschiedliche Oberflächen haben. c) Quader 1: \(12\) Würfel; Quader 2: \(24\) Würfel.
4112386
Ein Quader ist aus Schichten von Einheitswürfeln (\(1\,\text{cm}^3\)) aufgebaut. In jeder Schicht liegen \(4\) Reihen mit jeweils \(7\) Würfeln. Der gesamte Quader besteht aus \(5\) solchen Schichten. a) Bestimme die Kantenlängen und das Gesamtvolumen des Quaders. b) Jemand behauptet: „Wenn ich den Quader so kippe, dass er auf der Seitenfläche mit den Kantenlängen \(7\,\text{cm}\) und \(5\,\text{cm}\) steht, ändert sich die Anzahl der Schichten und die Anzahl der Würfel pro Schicht, aber das Volumen bleibt gleich.“ Überprüfe diese Aussage durch eine Rechnung und erkläre das Ergebnis.

Denkanstöße

- Wie viele Würfel liegen insgesamt in einer Schicht? - Wie oft wird diese Schicht im ganzen Quader wiederholt? - Was passiert mit den Kantenlängen (Länge, Breite, Höhe), wenn man einen Körper dreht oder kippt? - Überlege, ob beim Umkippen Würfel verloren gehen oder dazukommen können.

Lösung

1. Kantenlängen: Aus den Angaben folgen \(a = 7\,\text{cm}\) (Länge der Reihe), \(b = 4\,\text{cm}\) (Anzahl der Reihen) und \(c = 5\,\text{cm}\) (Anzahl der Schichten). 2. Volumen: \(V = 7\,\text{cm} \cdot 4\,\text{cm} \cdot 5\,\text{cm} = 140\,\text{cm}^3\). 3. Neue Orientierung: Die neue Grundfläche hat die Maße \(7\,\text{cm}\) und \(5\,\text{cm}\). 4. Anzahl der Würfel pro Schicht (neu): \(7 \cdot 5 = 35\) Würfel. 5. Anzahl der Schichten (neu): Die verbleibende Kante ist die neue Höhe, also \(4\) Schichten. 6. Volumenprüfung: \(V_{neu} = 35 \cdot 4 = 140\,\text{cm}^3\). 7. Erklärung: Das Volumen bleibt gleich, da die Gesamtzahl der verwendeten Einheitswürfel unverändert ist (Kommutativ- und Assoziativgesetz der Multiplikation).

Antwort

a) Kantenlängen: \(7\,\text{cm}\), \(4\,\text{cm}\), \(5\,\text{cm}\); Volumen: \(140\,\text{cm}^3\). b) Die Aussage ist korrekt. In der neuen Position hat jede Schicht \(35\) Würfel und es gibt \(4\) Schichten. \(35 \cdot 4 = 140\,\text{cm}^3\). Das Volumen ist unabhängig von der Lage des Quaders.
4112676
Stell dir vor, du hast eine leere Schachtel mit den Innenmaßen: Länge \(5\,\text{cm}\), Breite \(4\,\text{cm}\) und Höhe \(3\,\text{cm}\). a) Wie viele kleine Holzwürfel mit einer Kantenlänge von \(1\,\text{cm}\) passen genau in diese Schachtel? b) Wenn du stattdessen größere Würfel mit einer Kantenlänge von \(2\,\text{cm}\) kantenparallel in die Schachtel legst, wie viele dieser größeren Würfel passen dann vollständig hinein? c) Begründe, warum im Fall b) ein Teil des Raums in der Schachtel leer bleibt.

Denkanstöße

- Du kannst dir vorstellen, wie viele Würfel du nebeneinander, hintereinander und übereinander stapeln kannst. - Überlege bei den größeren Würfeln, ob die Seitenlängen der Schachtel ohne Rest durch die Würfelseite teilbar sind. - Zeichne dir vielleicht eine Skizze der Bodenfläche und überlege, wie viele Würfel darauf passen.

Lösung

1. Berechnung für \(1\,\text{cm}\)-Würfel: Das Volumen der Schachtel beträgt \(5 \cdot 4 \cdot 3 = 60\,\text{cm}^3\). Da ein Einheitswürfel \(1\,\text{cm}^3\) groß ist, passen genau \(60\) Würfel hinein. 2. Berechnung für \(2\,\text{cm}\)-Würfel: In der Länge (\(5\,\text{cm}\)) finden \(2\) Würfel Platz (\(2 \cdot 2 = 4\,\text{cm}\)), in der Breite (\(4\,\text{cm}\)) finden \(2\) Würfel Platz (\(2 \cdot 2 = 4\,\text{cm}\)) und in der Höhe (\(3\,\text{cm}\)) findet nur \(1\) Würfel Platz (\(1 \cdot 2 = 2\,\text{cm}\)). 3. Gesamtzahl für b): \(2 \cdot 2 \cdot 1 = 4\) Würfel passen hinein. 4. Begründung für den Leerraum: Da die Kantenlängen der Schachtel (\(5\,\text{cm}\) und \(3\,\text{cm}\)) keine Vielfachen der Würfelkante (\(2\,\text{cm}\)) sind, entstehen Lücken an den Rändern, die kleiner als ein ganzer \(2\,\text{cm}\)-Würfel sind.

Antwort

a) Es passen genau \(60\) Würfel mit \(1\,\text{cm}\) Kantenlänge hinein. b) Es passen nur \(4\) Würfel mit \(2\,\text{cm}\) Kantenlänge hinein. c) Es bleibt Raum leer, weil die Maße der Schachtel nicht überall ohne Rest durch \(2\,\text{cm}\) teilbar sind (z. B. bleiben bei \(5\,\text{cm}\) Länge \(1\,\text{cm}\) und bei \(3\,\text{cm}\) Höhe ebenfalls \(1\,\text{cm}\) ungenutzt).
4113786
Ein Logistikunternehmen nutzt Standard-Versandkartons mit den Innenmaßen \(50\,\text{cm} \times 30\,\text{cm} \times 20\,\text{cm}\). Darin sollen kleine Würfel mit einer Kantenlänge von \(5\,\text{cm}\) lückenlos gestapelt werden. a) Berechne, wie viele dieser Würfel maximal in einen Karton passen. b) Durch eine Fehlproduktion sind einige Kartons nur \(18\,\text{cm}\) hoch. Wie viele Würfel passen nun maximal hinein? Begründe kurz, warum man hier nicht einfach das Volumen durch das Volumen eines Würfels teilen darf.

Denkanstöße

- Stell dir vor, wie du die Würfel nacheinander in den Karton legst. - Wie viele Würfel passen in eine Reihe, wie viele Reihen in eine Schicht? - Was passiert, wenn die Höhe des Kartons nicht genau durch die Höhe der Würfel teilbar ist? - Kann man halbe oder angebrochene Würfel sinnvoll verpacken?

Lösung

1. Berechnung der Anzahl der Würfel pro Seite für Teil a): Länge: \(50 : 5 = 10\); Breite: \(30 : 5 = 6\); Höhe: \(20 : 5 = 4\). 2. Gesamtzahl der Würfel für Teil a): \(10 \cdot 6 \cdot 4 = 240\). 3. Berechnung der Anzahl der Würfel pro Seite für Teil b): Länge und Breite bleiben gleich (\(10\) und \(6\)). Für die Höhe gilt: \(18 : 5 = 3\) Rest \(3\). Es passen also nur \(3\) ganze Schichten übereinander. 4. Gesamtzahl der Würfel für Teil b): \(10 \cdot 6 \cdot 3 = 180\). 5. Begründung: Ein Würfel kann nicht geteilt werden. Da die Höhe von \(18\,\text{cm}\) kein Vielfaches der Würfelkante von \(5\,\text{cm}\) ist, bleibt ein Hohlraum von \(3\,\text{cm}\) Höhe ungenutzt. Die reine Volumenrechnung würde Teilstücke von Würfeln berücksichtigen, was in der Realität nicht möglich ist.

Antwort

a) Es passen maximal \(240\) Würfel in den Karton. b) In den niedrigeren Karton passen nur \(180\) Würfel. Eine Division der Volumina ist nicht zulässig, da nur ganze Würfel gezählt werden können und der restliche Platz (\(3\,\text{cm}\) in der Höhe) leer bleiben muss.
4118296
Eine Holzkiste ist im Inneren \(1{,}2\,\text{m}\) lang, \(8\,\text{dm}\) breit und \(60\,\text{cm}\) hoch. Sie soll lückenlos mit kleineren Holzwürfeln gefüllt werden, die eine Kantenlänge von \(20\,\text{cm}\) haben. a) Wie viele dieser Würfel passen insgesamt in die Kiste? b) Erkläre anhand der Schichten und Reihen, wie man auf die Gesamtzahl der Würfel kommt. c) Wie groß ist das Gesamtvolumen der Kiste in Litern?

Denkanstöße

- Stell dir vor, du legst die Würfel zuerst nur entlang einer Seite der Kiste. Wie viele passen dorthin? - Was passiert, wenn du den Boden der Kiste komplett mit einer Lage Würfel bedeckst? - Wie viele solcher Lagen kannst du übereinander stapeln? - Welche Einheit ist am besten geeignet, um das Volumen direkt in Litern anzugeben?

Lösung

1. Umrechnung der Kistenmaße in Zentimeter: Länge \(L = 120\,\text{cm}\), Breite \(B = 80\,\text{cm}\), Höhe \(H = 60\,\text{cm}\). 2. Bestimmung der Anzahl der Würfel (\(s = 20\,\text{cm}\)) pro Dimension: Anzahl in der Länge: \(120 : 20 = 6\). Anzahl in der Breite: \(80 : 20 = 4\). Anzahl in der Höhe: \(60 : 20 = 3\). 3. Berechnung der Gesamtzahl: Eine Schicht besteht aus \(6 \cdot 4 = 24\) Würfeln. Es gibt \(3\) solcher Schichten. Insgesamt: \(24 \cdot 3 = 72\) Würfel. 4. Berechnung des Gesamtvolumens: \(V = 12\,\text{dm} \cdot 8\,\text{dm} \cdot 6\,\text{dm} = 576\,\text{dm}^3\). 5. Umrechnung in Liter: Da \(1\,\text{dm}^3 = 1\,\text{l}\), beträgt das Volumen \(576\,\text{l}\).

Antwort

a) Es passen insgesamt \(72\) Würfel in die Kiste. b) In einer Schicht auf dem Boden liegen \(6 \cdot 4 = 24\) Würfel. Da die Kiste \(60\,\text{cm}\) hoch ist, passen \(3\) solcher Schichten übereinander (\(24 \cdot 3 = 72\)). c) Das Gesamtvolumen beträgt \(576\,\text{l}\).
4315716
Die abgebildete Figur ist aus kleinen, gleich großen Würfeln mit einer Kantenlänge von jeweils \(1\,\text{cm}\) zusammengesetzt. Die Figur ist schichtweise aufgebaut: - Die unterste Schicht besteht aus einer geschlossenen quadratischen Platte von \(3 \times 3\) Würfeln. - Die mittlere Schicht besteht aus einem Ring von Würfeln, bei dem nur der mittlere Würfel fehlt. - Die oberste Schicht besteht nur aus den vier Eckwürfeln. Berechne das Gesamtvolumen \(V\) dieser Figur in Kubikzentimetern (\(\text{cm}^3\)).
Abbildung zur Aufgabe 431571

Denkanstöße

- Versuche, die Figur Schicht für Schicht von unten nach oben zu betrachten. - Wie viele Würfel befinden sich in einer vollständig ausgefüllten Schicht mit einer Breite und Tiefe von jeweils 3 Würfeln? - Lies die Beschreibung der Schichten genau durch, um auch die nicht direkt sichtbaren oder im Inneren liegenden Würfel richtig zu zählen. - Wenn du die Gesamtzahl der Würfel bestimmt hast, wie hängt diese mit dem Gesamtvolumen in Kubikzentimetern zusammen?

Lösung

1. Bestimmung der Anzahl der Würfel in der untersten Schicht: Da es sich um eine geschlossene \(3 \times 3\)-Platte handelt, enthält diese Schicht \(3 \cdot 3 = 9\) Würfel. 2. Bestimmung der Anzahl der Würfel in der mittleren Schicht: Die Schicht entspricht einer \(3 \times 3\)-Fläche, bei der der mittlere Würfel fehlt. Das sind \(9 - 1 = 8\) Würfel. 3. Bestimmung der Anzahl der Würfel in der obersten Schicht: Diese Schicht besteht aus den \(4\) Eckwürfeln. 4. Berechnung der Gesamtzahl der Würfel: Durch Addition der Würfel aller drei Schichten erhält man: \(9 + 8 + 4 = 21\) Würfel. 5. Da jeder kleine Würfel eine Kantenlänge von \(1\,\text{cm}\) hat, beträgt das Volumen eines einzelnen Würfels \(1\,\text{cm}^3\). Das Gesamtvolumen \(V\) der Figur beträgt somit: \(V = 21 \cdot 1\,\text{cm}^3 = 21\,\text{cm}^3\)

Antwort

Das Gesamtvolumen der Figur beträgt \(21\,\text{cm}^3\).
4328866
In einem Glaskasten, der Platz für genau \(4 \times 4 \times 4\) Einheitswürfel bietet, steht das abgebildete blaue Gebäude. a) Bestimme das Volumen des blauen Gebäudes in Einheitswürfeln. b) Welcher Bruchteil des gesamten Glaskastens ist mit Würfeln gefüllt? Gib das Ergebnis als vollständig gekürzten Bruch an. c) Wie viele Würfel müssen weggenommen werden, damit der Glaskasten genau zur Hälfte gefüllt ist?
Abbildung zur Aufgabe 432886

Denkanstöße

- Überlege zuerst, wie viele Würfel insgesamt in den leeren Kasten passen würden. - Zähle die Würfel des blauen Gebäudes schichtweise oder Reihe für Reihe. - Um einen Bruchteil zu finden, teile das Volumen des Gebäudes durch das Gesamtvolumen des Kastens. - Wie viele Würfel entsprechen genau der Hälfte des Platzes im Kasten?

Lösung

1. Das Gesamtvolumen des Glaskastens beträgt \(4 \cdot 4 \cdot 4 = 64\) Einheitswürfel. 2. Das Volumen des Gebäudes berechnet sich aus der Summe der Würfelstapel: Ein äußerer Rahmen mit 12 Feldern der Höhe 2 (\(12 \cdot 2 = 24\)) und ein innerer Block mit 4 Feldern der Höhe 4 (\(4 \cdot 4 = 16\)). Das Gesamtvolumen ist \(24 + 16 = 40\) Einheitswürfel. 3. Der gefüllte Bruchteil ist \(\frac{40}{64}\). Durch Kürzen mit 8 erhält man \(\frac{5}{8}\). 4. Die Hälfte des Kastens entspricht \(64 : 2 = 32\) Würfeln. Da aktuell 40 Würfel vorhanden sind, müssen \(40 - 32 = 8\) Würfel entfernt werden.

Antwort

a) \(40\) Einheitswürfel b) \(\frac{5}{8}\) c) \(8\) Würfel

Alle Aufgaben dürfen für Schule und Nachhilfe (auch im Rahmen bezahlter Nachhilfe) kostenlos genutzt, kopiert und ausgedruckt werden. Nicht gestattet sind kommerzielle Bearbeitungen sowie die Veröffentlichung oder Weiterverbreitung im Internet.