8
Årskurs 8 Visa detaljer
5. Cylinder, kon och klot Åk 8
Lektion
Uppgifter
Tester
Kapitel 3
5. 

Cylinder, kon och klot Åk 8

Denna lektion kommer lära dig teorin för att helt förstå ämnet, och det finns både uppgifter och självtester för att kontrollera din förståelse.
Begrepp Modellering Problemlösning Procedur Resonemang och Kommunikation Metod Resonemang Kommunikation
Inställningar & verktyg för lektion
13 sidor teori
24 Uppgifter - Nivå 1 - 3
Varje lektion är menad motsvara 1-2 lektioner i klassrummet.
Cylinder, kon och klot Åk 8
Sida av 13
I den här lektionen går vi igenom följande ord och begrepp:
  • Cylinder
  • Mantelyta
  • Volymen av en cylinder
  • Kon
  • Volymen av en kon
  • Klot
  • Volymen av ett klot
Teori

Cylinder

En cylinder består av två huvuddelar: en mantelyta och två plana basytor. Mantelytan är ytan som går runt cylindern, medan basytorna är de två plana ytorna som är parallella med varandra. När vi talar om cylinderns yta menar vi oftast den totala ytan, som består av mantelytan och basytorna. Denna kallas begränsningsarea.


En cylinder där båda baserna är identifierade


Cylinderns basytor kan vara cirklar eller andra former. Det viktiga är att de är plana och parallella. Avståndet mellan basytorna definierar cylinderns höjd.


Formel: Cylinderns volym

För att beräkna volymen $(V)$ för en cylinder multiplicerar vi basytans area $(B)$ med höjden $(h).$

$V = B \t h$


Basens area

Om basytan är en cirkel kan vi räkna ut arean med formeln:

$B = \pi \t r^2$

där $r$ är cirkelns radie.


Med denna formel kan vi sedan beräkna cylinderns volym om vi känner höjden.
Teori

Cylinderns mantelyta

När vi vecklar ut en cylinders mantelyta får vi en rektangel. Rektangelns bas är lika lång som bottenytans omkrets, $\pi \t d,$ där $d$ är diametern. Rektangelns höjd är lika med cylinderns höjd, $h.$


Cylinder med utvidgade ytor


Formel: Mantelarea för en cylinder

Mantelareaens $(A)$ beräknas med formeln:

$A = \pi \t d \t h$

Eftersom $d = 2 \t r$ kan vi också skriva formeln som:

$A = 2 \pi \t r \t h$


Exempel

Fyrverkeri

En fyrverkeripjäs har formen av en cylinder med en höjd på $18$ centimeter och en basradie på $4$ centimeter.

Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Fyrverkeri slide 0301.webp
Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Fyrverkeri slide 0301.webp
a Beräkna fyrverkeripjäsens volym. Avrunda svaret till närmaste heltal.

$h = 18\text{ cm}$
$r = 4\text{ cm}$

Börja med att skriva ner det du vet.

Formel:
$V = \pi \t r^2\t h$

Volymen av en cylinder beräknas genom att multiplicera basytans area med höjden. Basytan är en cirkel, därför används $\pi \t r^2.$

$V = \pi \t 4^2 \t 18\text{ cm}^3 = 288\pi \text{ cm}^3 =$
$= 904,77\ldots \text{ cm}^3 \approx 905\text{ cm}^3$

Sätt in värdena i formeln och använd en miniräknare för att beräkna resultatet.

Svar: Volymen av fyrverkeriet är cirka $905 \text{ cm}^3.$

b Höljet av det cylindriska fyrverkeripjäsen är gjort av kartong. Beräkna hur mycket kartong som behövs för att tillverka fyrverkeripjäsens hölje. Avrunda ditt svar till närmaste heltal.

$h = 18\text{ cm}$
$r = 4\text{ cm}$

Börja med att skriva ner det du vet.

Formel:
$A = 2\pi rh + 2\pi r^2$

En cylinders begränsningsarea består av mantelytan $2\pi rh$ och de två cirkulära baserna $2\pi r^2.$

$A = (2\pi \t 4 \t 18 + 2\pi \t 4^2 )\text{ cm}^2 =$
$= 176\pi \text{ cm}^2 \approx 553\text{ cm}^2$

Sätt in värdena i formeln och avrunda resultatet till närmaste heltal.

Svar: Det behövs cirka $553\text{ cm}^2$ kartong för att tillverka fyrverkeripjäsens hölje.

Övning

Hitta Volymen och Begränsningsarea av Cylindrar

Beräkna antingen volymen eller begränsningsarea av en cylinder. Avrunda svaret till en decimal.

Random Cylinders


Extra

Formler
Formlerna för volymen och ytan av en cylinder med bas radie $r$ och höjd $h$ ges nedan.

  • $V = \pi r^2 h$
  • $A = 2\pi rh + 2\pi r^2$
Teori

Kon

En kon är en tredimensionell figur med en cirkelformad basyta.


En kon består av flera viktiga delar:

  • Spetsen: Den högsta punkten på konen.
  • Höjden: Avståndet från spetsen till basytan.
  • Mantelytan: Ytan som sträcker sig från spetsen till basytans kant.
  • Basyta: Cirkelytan som utgör konens botten.

En kon med basradie r, som visar spetsen, höjden och basen.


Formel: Volym av en kon

Om en kon har samma basyta och höjd som en cylinder, är konens volym en tredjedel av cylinderns volym. Volymen beräknas med formeln:

$V = \dfrac{B \t h}{3}$

där $B$ är arean av basytan och $h$ är konens höjd.


Exempel

Julgran

Följande pappersgran är $12\text{ cm}$ hög och diametern på basen är $12,8\text{ cm}.$

Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Julgran slide 0601.webp
Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Julgran slide 0601.webp

Vad är volymen av den koniska julgranen? Avrunda svaret till närmaste kubikcentimeter.

$d = 12,8\text{ cm}$
$h = 12\text{ cm}$

Börja med att skriva ner det du vet.

$r = \dfrac{12,8}{2}\text{ cm} = 6,4\text{ cm}$

Radien på basen är hälften av diametern.

$V = \dfrac{B\t h}{3} \quad\Rightarrow\quad V=\dfrac{\pi r^2 h}{3}$

Volymen av en kon är en tredjedel av produkten av arean av dess bas och höjd. Basen är en cirkel, då är basytan $B = \pi \t r^2.$

$V=\dfrac{6,4^2\t 12 \t \pi}{3}\text{ cm}^3 =$

$=\dfrac{491,52\t \pi}{3}\text{ cm}^3 =$

$= 514,718\ldots \text{ cm}^3 \approx 515\text{ cm}^3$

Använd en miniräknare och avrunda till närmaste heltal.

Svar: Volymen av julgranen är cirka $515$ kubikcentimeter.

Övning

Hitta volymen av koner

Vad är volymen av konen? Avrunda svaret till en decimalplats.

Random Kon


Teori

Klot

Ett klot är en tredimensionell form som ofta förekommer i vardagen, till exempel som en boll.

Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Klot slide 0801.webp
Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Klot slide 0801.webp


Formel: Volymen av ett klot

Formeln för att beräkna volymen $(V)$ för ett klot är:

$V = \dfrac{4 \t \pi \t r^3}{3}$

där $r$ är klotets radie. Observera att $r^3$ betyder $r \t r \t r,$ alltså radien upphöjd till tredje potensen.

Volymen av ett klot


Exempel

Snögubbes

Snögubbens huvud har en radie på $0,6$ meter.

Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Snögubben slide 0901.webp
Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Snögubben slide 0901.webp

Hur mycket snö används för att göra snögubbens huvud? Avrunda svaret till närmaste kubikmeter.

$r=0,6\text{ m}$

Börja med att skriva ner det du vet.

$V=\dfrac{4\pi r^3}{3}$

Volymen av en klot är fyra tredjedelar av produkten av $\pi$ och radien upphöjd till tre.

$V=\dfrac{4\pi (0,6)^3}{3}\text{ m}^3 =$

$=\dfrac{4\pi \t 0,216}{3}\text{ m}^3 = 0,9\ldots\text{ m}^3 \approx$

$\approx 1\text{ m}^3$

Avrunda till närmaste heltal.

Svar: Ungefär $1$ kubikmeter snö används för att göra snögubbens huvud.

Exempel

Hemisfärisk Snöglob

Radien på den halvklotformade snögloben är $11$ centimeter.

Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Hemisfärisk Snöglob slide 0901.webp
Fil:Cylinder, kon och klot Åk8 Hemisfärisk Snöglob slide 0901.webp

Bortsett från granen, hur mycket vätska finns det inuti snöglloben? Avrunda svaret till närmaste kubikcentimeter.

$r=11\text{ cm}$

Börja med att skriva ner det du vet.

$V_{\text{klot}} = \dfrac{4\pi r^3}{3}$

Volymen av ett klot är fyra tredjedelar av produkten av $\pi$ och dess radie upphöjd i kub.

$V_{\text{hemisfär}}=\dfrac{V_{\text{klot}}}{2}$

Volymen av en halvklot är hälften av volymen av ett klot.

$V_{\text{hemisfär}} = \dfrac{\dfrac{4\pi r^3}{3}}{2} = \dfrac{2\pi r^3}{3}$

$V_{\text{hemisfär}} = \dfrac{2\pi (11)^3}{3}\text{ cm}^3 =$

$=\dfrac{2\,662\pi}{3}\text{ cm}^3 =$

$= 2\,787,6 \ldots \text{ cm}^3 \approx 2\,788\text{ cm}^3$

Använd en miniräknare och avrunda till närmaste heltal.

Svar: Mängden vätska inuti snögloben är ungefär $2788$ kubikcentimeter.

Övning

Hitta Volymen av Klot

Vad är volymen av klotet? Avrunda svaret till en decimalplats.

Slumptal Klot


Illustration

Förhållandet mellan Volymer av Cylindrar och Koner

Volymerna av en cylinder och en kon, båda med samma radie och höjd, är starkt relaterade. Detta kan ses genom att jämföra deras motsvarande volym formler. Eftersom basen av en cylinder och en kon är cirklar, kan deras basytor skrivas om som $B = \pi \t r^2,$ där $r$ är radien för varje kropp.

Volym av en Cylinder Volym av en Kon
\aligned{V_{\text{Cyl}} &= B\t h \\ &\Downarrow \\ V_{\text{Cyl}} &= \pi \t r^2 \t h} \aligned{V_{\text{Kon}} &= \dfrac{B \t h}{3} \\ &\Downarrow \\ V_{\text{Kon}} &= \dfrac{\pi \t r^2\t h}{3}}

Volymen av en kon med radie $r$ och höjd $h$ är en tredjedel av volymen av en cylinder med samma radie och höjd. På motsvarande sätt är volymen av en cylinder $3$ gånger volymen av en kon med samma dimensioner.

$V_{\text{Kon}} = \dfrac{1}{3}\pi r^2 h$

$3V_{\text{Kon}} = \pi r^2 h$

Multiplicera båda sidor med $3.$

$3V_{\text{Kon}} = V_{\text{Cyl}}$

Sätt in $V_{\text{Cyl}}$ för $\pi r^2 h.$

Denna relation kan också verifieras med hjälp av en partyhatt, ett cylindriskt glas och lite mjöl. Var medveten om att partyhätten och glaset måste ha samma radie och höjd.


Animation för att fylla en cylinder med en kon


Cylinder, kon och klot Åk 8
Uppgifter
Redigera lektion
>
2
e
7
8
9
×
÷1
=
=
4
5
6
+
<
log
ln
log
1
2
3
()
sin
cos
tan
0
.
π
x
y