Volumen eines Kugelabachnitts

Erste Frage Aufrufe: 662     Aktiv: 10.03.2020 um 17:58

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Hallo, wir müssen uns mit einer beliebigen Näherungsmethode (Newton-Verfahren, Regula Falsi, usw.) der Nullstelle von Funktionen nähern. Ich komme bei dieser Aufgabe aber auf keine Funktion, da es einfach zu viele Variablen gibt. 

Aufgabe: Das Volumen einer Halbkugel (R=20cm) soll durch einen Schnitt parallel zur Grundfläche halbiert werden. In welcher Höhe H über der Grundfläche muss der Schnitt angesetzt werden? 

Ich würde mich sehr über Hilfe freuen.

Danke im Voraus,

Daniel

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Nach dem Satz von Cavalieri hat eine Halbkugel oder ein Teil von ihr das gleiche Volumen wie ein Zylinder, aus dem ein Kegel ausgeschnitten wurde. Oben sind Querschnitte durch den Mittelpunkt \(M\) der Kugel gezeichnet (Ich kann nicht dreidimensional zeichnen, für eine schöne Veranschaulichung siehe das verlinkte Video von 0:45 bis 1:25). Das Volumen des Zylinders ist einfach \(\pi r^2h\), das des Kegels \(\frac13\pi h(r-\sqrt{r^2-h^2})^2\). Diese Differenz soll nun also der Hälfte des Volumens der Halbkugel entsprechen, also \(\frac13\pi r^3=\pi h r^2-\frac13\pi h (r-\sqrt{r^2-h^2})^2\). Auf diese Gleichung (\(r\) ist ja bekannt) kannst du nun ein Näherungsverfahren anwenden, um \(h\) zu finden.

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