Lektion 8.1

Körper und ihre Eigenschaften

14 min Lesezeit

Schau dich in deinem Zimmer um. Ein Schuhkarton, ein Spielwürfel, eine Konservendose, ein Fußball, ein Trichter: Alle diese Dinge nehmen Platz ein. Du kannst sie in die Hand nehmen und von allen Seiten ansehen. In der Mathematik heißen solche Dinge Körper.

Manche Körper sehen sich ähnlich, andere sind ganz verschieden. Ein Schuhkarton und ein Spielwürfel haben beide gerade Kanten. Ein Fußball hat gar keine. Eine Dose kann rollen, ein Schuhkarton nicht. Wie sagst du genau, worin sich zwei Körper unterscheiden? Und wie viele Stäbchen brauchst du, wenn du das Gerüst eines Körpers aus Strohhalmen nachbauen willst?

In dieser Lektion lernst du die wichtigsten Körper kennen und Wörter, mit denen du sie beschreibst.

Definition

Körper

Ein Körper ist ein Gegenstand, der Raum einnimmt. Er hat Länge, Breite und Höhe. Eine ebene Figur wie das Rechteck oder der Kreis ist dagegen flach wie eine Zeichnung auf Papier. Ein Körper ist dick wie eine Schachtel. Er ist von Flächen begrenzt, so wie die Schachtel von ihren Wänden.

Definition

Fläche, Kante und Ecke

Mit drei Wörtern kannst du jeden Körper beschreiben. Nimm dazu einen Spielwürfel in die Hand:

  • Eine Fläche ist ein Stück der Außenhaut des Körpers. Sie kann eben (flach) oder gekrümmt (gewölbt) sein. Beim Würfel sind es die sechs Seiten, auf denen die Augen stehen.
  • Eine Kante ist die Linie, an der zwei Flächen zusammenstoßen. Du kannst mit dem Finger an ihr entlangfahren. Sie kann gerade oder rund sein.
  • Eine Ecke ist ein Punkt, an dem mehrere Kanten zusammentreffen. Du spürst sie als Spitze.

Bei einer ebenen Figur wie dem Quadrat sagst du „Seite“. Bei einem Körper sagst du „Kante“ oder „Fläche“.

Definition

Quader und Würfel

Ein Quader wird von sechs Rechtecken begrenzt. Ein Schuhkarton und ein Ziegelstein sind Quader. Gegenüberliegende Flächen sind gleich groß. Ein Quader hat 8 Ecken und 12 Kanten. Die 12 Kanten bilden drei Gruppen mit je vier gleich langen Kanten: die Länge, die Breite und die Höhe.

Ein Würfel ist ein Quader, bei dem alle Kanten gleich lang sind. Seine sechs Flächen sind dann lauter gleich große Quadrate. Jeder Würfel ist also ein Quader, aber nicht jeder Quader ist ein Würfel.

Definition

Prisma

Ein Vieleck ist eine ebene Figur mit geraden Seiten, zum Beispiel ein Dreieck, ein Viereck oder ein Sechseck. Ein Prisma hat zwei gleiche Vielecke, die parallel übereinander liegen. Das untere heißt Grundfläche, das obere Deckfläche. Dazwischen stehen Rechtecke als Seitenflächen.

Den Namen bekommt ein Prisma von seiner Grundfläche. Ein Zeltdach ist ein Dreiecksprisma, ein ungespitzter Bleistift ein Sechseckprisma. Der Quader ist ein Prisma mit einem Rechteck als Grundfläche.

Definition

Pyramide

Eine Pyramide hat ein Vieleck als Grundfläche. Alle Seitenflächen sind Dreiecke. Sie treffen sich oben in einer Spitze. Die Spitze zählt als Ecke. Die Pyramiden in Ägypten sind quadratische Pyramiden: Ihre Grundfläche ist ein Quadrat, und sie haben vier dreieckige Seitenflächen.

Definition

Zylinder, Kegel und Kugel

Diese drei Körper haben gekrümmte Flächen. Deshalb können sie rollen.

  • Ein Zylinder hat zwei gleich große Kreise als Grundfläche und Deckfläche. Dazwischen liegt eine gekrümmte Fläche, die Mantelfläche. Du kennst sie vom Etikett einer Konservendose. Er hat keine Ecke, aber zwei runde Kanten.
  • Ein Kegel hat einen Kreis als Grundfläche. Die gekrümmte Mantelfläche läuft oben in einer Spitze zusammen. Eine Eistüte und ein Trichter sind Kegel. Er hat eine Ecke (die Spitze) und eine runde Kante.
  • Eine Kugel besteht aus nur einer einzigen gekrümmten Fläche. Jeder Punkt der Fläche ist gleich weit vom Mittelpunkt entfernt. Ein Fußball und eine Murmel sind Kugeln. Sie hat weder Ecken noch Kanten.
Definition

Kantenmodell und Körpermodell

Du kannst einen Körper nachbauen. Ein Kantenmodell besteht nur aus den Kanten, zum Beispiel aus Strohhalmen oder Holzstäbchen. An den Ecken halten Knete oder Klebeband sie zusammen. Du siehst durch das Modell hindurch und kannst Kanten und Ecken gut zählen.

Ein Körpermodell zeigt auch die Flächen. Es kann hohl sein, zum Beispiel aus Pappe gefaltet. Es kann auch massiv sein, zum Beispiel ein Klotz aus Holz oder Knete. Daran siehst du die Flächen und ihre Form.

Beispiel

Flächen, Kanten und Ecken zählen

Zähle bei einem Würfel und bei einem Sechseckprisma (so ist ein ungespitzter Bleistift gebaut) die Flächen, Kanten und Ecken.

Beim Würfel zählst du nach der Lage. Flächen: oben, unten, vorn, hinten, links und rechts, das sind 6. Ecken: 4 an der oberen Fläche und 4 an der unteren Fläche, das sind 8. Kanten: 4 rund um die obere Fläche, 4 rund um die untere Fläche und 4 senkrechte Kanten dazwischen, das sind 12.

Beim Sechseckprisma gehst du genauso vor. Die Grundfläche hat 6 Ecken, die Deckfläche auch. Das sind 12 Ecken. Kanten: 6 an der Grundfläche, 6 an der Deckfläche und 6 senkrechte dazwischen, das sind 18. Flächen: 6 Rechtecke an den Seiten, dazu Grundfläche und Deckfläche, das sind 8.

Beispiel

Körper an der Beschreibung erkennen

Welcher Körper ist gemeint?

  • a) Er hat 5 Flächen: ein Quadrat und vier Dreiecke.
  • b) Er hat 6 Ecken, 9 Kanten und 5 Flächen. Zwei Flächen sind Dreiecke, drei sind Rechtecke.
  • c) Er hat zwei Kreise als Flächen und eine gekrümmte Fläche, aber keine Ecke.
  • d) Er hat nur eine Fläche und keine Kante.

a) Vier Dreiecke, die sich in einer Spitze treffen, und ein Quadrat als Boden: eine quadratische Pyramide. b) Zwei Dreiecke als Grundfläche und Deckfläche und drei Rechtecke dazwischen: ein Dreiecksprisma. c) Zwei Kreise und eine Mantelfläche: ein Zylinder. Ein Kegel hätte nur einen Kreis und eine Spitze. d) Nur die Kugel hat eine einzige gekrümmte Fläche ohne Kante.

Beispiel

Draht für ein Kantenmodell

Du baust Kantenmodelle aus Draht. Wie viel Draht brauchst du für einen Würfel mit 5 cm Kantenlänge? Und wie viel für einen Quader, der 8 cm lang, 5 cm breit und 3 cm hoch ist?

Wu¨rfel:  12⋅5=60Quader:  4⋅8+4⋅5+4⋅3=32+20+12=64\begin{aligned} \text{Würfel:}\; & 12 \cdot 5 = 60 \\ \text{Quader:}\; & 4 \cdot 8 + 4 \cdot 5 + 4 \cdot 3 = 32 + 20 + 12 = 64 \end{aligned}

Ein Würfel hat 12 gleich lange Kanten. Du brauchst 12 · 5 cm = 60 cm Draht. Ein Quader hat dreimal vier gleich lange Kanten: vier Längen, vier Breiten und vier Höhen. Du rechnest 4 · 8 cm + 4 · 5 cm + 4 · 3 cm = 32 cm + 20 cm + 12 cm = 64 cm. Kürzer geht es, wenn du zuerst die drei Maße addierst: 4 · (8 + 5 + 3) = 4 · 16 = 64 cm.

Häufige Fehler

Würfel und Quader

Jemand sagt: „Ein Würfel ist kein Quader, denn ein Quader ist länglich.“

Richtig ist

Ein Quader wird von sechs Rechtecken begrenzt. Ein Quadrat ist ein Rechteck mit gleich langen Seiten. Der Würfel erfüllt also alles, was ein Quader braucht. Er ist ein Sonderfall.

Häufige Fehler

Spitze und Boden vergessen

Jemand zählt bei einer quadratischen Pyramide 4 Ecken und 4 Flächen.

Richtig ist

Die Spitze ist auch eine Ecke, also gibt es 4 + 1 = 5 Ecken. Der Boden ist auch eine Fläche, also gibt es 4 Dreiecke und 1 Quadrat, zusammen 5 Flächen. Die Kanten sind 4 am Boden und 4 zur Spitze, das sind 8.

Häufige Fehler

Ebene Figur und Körper verwechseln

Jemand sagt: „Ein Würfel hat 4 Ecken, denn ein Quadrat hat 4 Ecken.“

Richtig ist

Das Quadrat ist eine ebene Figur. Der Würfel ist ein Körper und besteht aus sechs Quadraten. Er hat 4 Ecken oben und 4 Ecken unten, also 8 Ecken.

Zusammenfassung

  • Ein Körper nimmt Raum ein und hat Länge, Breite und Höhe. Eine ebene Figur ist dagegen flach.

  • Fläche, Kante und Ecke beschreiben jeden Körper: Zwei Flächen treffen sich an einer Kante, mehrere Kanten treffen sich in einer Ecke.

  • Quader und Würfel haben 6 Flächen, 12 Kanten und 8 Ecken. Der Würfel ist ein Quader mit lauter gleich langen Kanten.

  • Ein Prisma hat zwei gleiche Vielecke als Grundfläche und Deckfläche. Eine Pyramide hat ein Vieleck als Boden, Dreiecke als Seiten und eine Spitze.

  • Zylinder, Kegel und Kugel haben gekrümmte Flächen. Die Kugel hat weder Kanten noch Ecken.

  • Ein Kantenmodell zeigt nur die Kanten, ein Körpermodell zeigt auch die Flächen.

Übungen

Aufgabe 1Multiple Choice

Welcher Körper hat weder Ecken noch Kanten?

Aufgabe 2Numerisch

Wie viele Kanten hat ein Prisma, dessen Grundfläche ein Fünfeck ist?

Aufgabe 3Numerisch

Das Kantenmodell eines Quaders soll 10 cm lang, 6 cm breit und 4 cm hoch werden. Wie viele Zentimeter Stäbchen brauchst du insgesamt?

Aufgabe 4Multiple Choice

Welche Aussage stimmt?

Aufgabe 5Numerisch

Du baust das Kantenmodell einer quadratischen Pyramide. Die vier Kanten am Boden sind je 6 cm lang, die vier Kanten zur Spitze je 9 cm. Wie viele Zentimeter Stäbchen brauchst du insgesamt?

Aufgabe 6Freitext

Nenne zwei Gemeinsamkeiten und einen Unterschied von Zylinder und Kegel.