Mathe Aufgababe Kegel?

1 Antwort

a) Bestimmung des prozentualen Anteils der Bodenfläche, die vom Strahler erfasst wird:

Der Lichtkegel auf dem Boden hat einen Radius, der durch die Länge und Breite des Raums bestimmt wird. Der Radius r des Lichtkegels auf dem Boden beträgt die Hälfte der Diagonale des Rechtecks, also r = √(länge^2 + breite^2) / 2.

r = √(3,50 m)^2 + (4,30 m)^2 / 2

r = √(12,25 m^2 + 18,49 m^2) / 2

r = √30,74 m^2 / 2

r ≈ √15,37 m^2

r ≈ 3,92 m

Der prozentuale Anteil der Bodenfläche, die vom Strahler erfasst wird, entspricht dem Verhältnis der Fläche des Lichtkegels zum Bodenbereich des Raums. Die Fläche des Lichtkegels auf dem Boden beträgt π * r^2.

Fläche des Lichtkegels auf dem Boden = π * (3,92 m)^2

Fläche des Lichtkegels auf dem Boden ≈ 48,25 m^2

Der Bodenbereich des Raums beträgt länge * breite.

Bodenbereich = 3,50 m * 4,30 m

Bodenbereich = 15,05 m^2

Der prozentuale Anteil der Bodenfläche, die vom Strahler erfasst wird, beträgt:

% erfasste Bodenfläche = (Fläche des Lichtkegels auf dem Boden / Bodenbereich) * 100

% erfasste Bodenfläche = (48,25 m^2 / 15,05 m^2) * 100

% erfasste Bodenfläche ≈ 320,66 %

b) Bestimmung des prozentualen Anteils des Raumes, der vom Lichtkegel eingenommen wird:

Der Lichtkegel im Raum hat eine Höhe von 2,80 m und einen Radius von 3,92 m (wie oben berechnet). Die Fläche des Lichtkegels im Raum ergibt sich aus dem Volumen des Kegels.

Volumen des Lichtkegels im Raum = (1/3) * π * r^2 * h

Volumen des Lichtkegels im Raum = (1/3) * π * (3,92 m)^2 * 2,80 m

Volumen des Lichtkegels im Raum ≈ 46,87 m^3

Der Gesamtraum des Raums beträgt Länge * Breite * Höhe.

Raumvolumen = 3,50 m * 4,30 m * 2,80 m

Raumvolumen ≈ 43,54 m^3

Der prozentuale Anteil des Raumes, der vom Lichtkegel eingenommen wird, beträgt:

% eingenommener Raum = (Volumen des Lichtkegels im Raum / Raumvolumen) * 100

% eingenommener Raum = (46,87 m^3 / 43,54 m^3) * 100

% eingenommener Raum ≈ 107,63 %

c) Der minimale Öffnungswinkel ß kann mit trigonometrischen Beziehungen berechnet werden.

Der Radius des Lichtkegels auf dem Boden ist die Hälfte der Diagonale des Raums, also r = √(länge^2 + breite^2) / 2.

r = √(3,50 m)^2 + (4,30 m)^2 / 2

r = √(12,25 m^2 + 18,49 m^2) / 2

r = √30,74 m^2 / 2

r ≈ √15,37 m^2

r ≈ 3,92 m

Der minimale Öffnungswinkel ß kann mit Tangens berechnet werden:

tan(ß/2) = r / (h/2)

tan(ß/2) = 3,92 m / (2,80 m / 2)

tan(ß/2) = 3,92 m / 1,40 m

tan(ß/2) ≈ 2,80

Um den Winkel ß zu berechnen, können wir den Arkustangens verwenden:

ß = 2 * arctan(2,80)

ß ≈ 2 * 71,57°

ß ≈ 143,14°

Der minimale Öffnungswinkel ß, damit der gesamte Boden ausgeleuchtet werden kann, beträgt etwa 143,14 Grad.

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