MathProf - Kreissegment - Kreisabschnitt - Kreisbogen - Berechnen

   

Modul Kreissegment

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Im Unterprogramm [Geometrie] - [Kreisausschnitt - Kreissegment] - Kreissegment können Berechnungen mit Kreissegmenten (Kreisabschnitten) durchgeführt werden.

 

Winkel deren Scheitelpunkt der Mittelpunkt des Kreises sind, werden Zentriwinkel oder Mittelpunktswinkel genannt. Dieser schneidet aus der Kreislinie einen Teil heraus. Er heißt Kreisbogen.

Der Teil des Kreissektors, welcher zwischen dem Kreisbogen und der Sehne liegt, die den Kreisbogen bildet, trägt die Bezeichnung Kreissegment (Kreisabschnitt) oder kurz Abschnitt (Segment).

Eine Gerade, welche durch zwei Punkte der Kreislinie verläuft heißt Sekante. Der Abschnitt einer Sekante, welcher lediglich Punkte des Kreisinneren enthält, heißt Sehne (Kreissehne).
 

 
Zur Berechnung von Kreissegmenten in diesem Modul sind die Werte für zwei der vier nachfolgend aufgeführten Größen einzugeben:

• Radius r des Kreises
• Fläche (Flächeninhalt) des Kreissegments (Kreisabschnitts)  AB
• Höhe h des Kreissegments (Kreisabschnitts)
• Winkel α des Kreissegments (Kreisabschnitts)

Optional besteht die Möglichkeit den Eigendrehwinkel (bzgl. der Ordinate) des Kreissegments (Kreisabschnitts) festzulegen. Das Programm ermittelt die Werte o.a. Größen, für welche keine Zahlenwerte eingegeben wurden.
 

Zudem werden ausgegeben:

• Bogenlänge (Kreisbogen) b des Kreissegments (Kreisabschnitts)
• Gesamtfläche des Kreises A
• Fläche des Kreissektors (Kreisabschnitts) ABM
• Länge der Sehne s (Strecke AB) des Kreissegments (Kreisabschnitts)
• Kreisumfang u
• Schwerpunkt S des Kreissegments (Kreisabschnitts)

 

 
Nachfolgend aufgeführt sind einige Formeln, welche zur Berechnung der Werte entsprechender Größen eines Kreissegments (Kreisabschnitts) und Kreisbogens benötigt werden.

Höhe des Kreissegments: h = r·( 1 - cos(α/2) )
Länge des Kreisbogens (Bogenlänge): l = r·α
Länge der Kreissehne (Sehne): s = 2·√2rh - h²
Fläche des Kreissegments:  A = r·l / 2 - s·( r - h ) / 2
Winkel des Kreissegments: α = 2·arccos(1 + h/r)
Umfang des Kreissegments: u = s + l
Ordinate des Schwerpunkts des Kreissegments: Sy = s³/(12A) - r·cos(α/2)
 
Mit:
r: Radius des Kreises
α: Winkel des Kreisausschnitts
 

 
Gehen Sie folgendermaßen vor, um Berechnungen mit Kreissegmenten durchführen zu lassen:
 

1. Geben Sie die Werte für zwei der vier Größen in die dafür zur Verfügung stehenden Felder ein. Den Eigendrehwinkel des Kreissegments definieren Sie im Feld mit der Bezeichnung Drehwinkel. Bedienen Sie ggf. zuvor die Schaltfläche Löschen.
    
2. Nach einem Klick auf die Schaltfläche Berechnen werden die Ergebnisse in der Tabelle ausgegeben.
    
3. Möchten Sie sich die Resultate der durchgeführten Berechnung grafisch veranschaulichen, so bedienen Sie die Schaltfläche Darstellen.

 
Können durch die Eingabe von Zahlenwerten keine Ergebnisse ermittelt werden, so erhalten Sie eine entsprechende Fehlermeldung. Die Schaltfläche Darstellen ist ausschließlich nach einer zuvor erfolgreich durchgeführten Berechnung bedienbar.
 

 
Mit Hilfe dieses Programms lassen sich unter anderem Grafiken für Arbeitsblätter zur nichtkommerziellen Nutzung für Unterrichtszwecke erstellen. Beachten Sie hierbei jedoch, dass jede Art gewerblicher Nutzung dieser Grafiken und Texte untersagt ist und dass Sie zur Verfielfältigung hiermit erstellter Arbeitsblätter und Unterrichtsmaterialien eine schriftliche Genehmigung des Autors (unseres Unternehmens) benötigen.

Diese kann von einem registrierten Kunden, der im Besitz einer gültigen Softwarelizenz für das entsprechende Programm ist, bei Bedarf unter der ausdrücklichen Schilderung des beabsichtigten Verfielfältigungszwecks sowie der Angabe der Anzahl zu verfielfältigender Exemplare für das entsprechende Arbeitsblatt unter der auf der Impressum-Seite dieses Angebots angegebenen Email-Adresse eingeholt werden. Es gelten unsere AGB.
 

  
Dieses Programm eignet sich neben seinem Einsatz als Berechnungs- bzw. Animationsprogramm zudem zum Lernen, zur Aneignung entsprechenden Fachwissens, zum Verstehen sowie zum Lösen verschiedener Aufgaben zum behandelten Fachthema der Mathematik. Durch seine einfache interaktive Handhabbarkeit bietet es die auch Möglichkeit der Durchführung unterschiedlicher Untersuchungen hierzu. Des Weiteren eignet es sich beim Üben dazu, um das Erlernte hinsichtlich praktizierter Übungen bzw. bearbeiteter Übungsaufgaben zu überprüfen und hierzu erworbenes Wissen festigen zu können.

Es kann sowohl zur Einführung in das entsprechende Fachthemengebiet, wie auch zur Erweiterung des bereits hierzu erlangten Fachwissens sowie als Unterstützung bei der Bearbeitung von Mathe-Anwendungsaufgaben genutzt werden.
 
Mittels der anschaulichen Gestaltung und einfachen Bedienbarbarkeit einzelner Module dieser Software können Fragen zum entsprechenden Themengebiet, die mit den Worten Was ist?, Was sind?, Wie?, Wieviel?, Was bedeutet?, Weshalb?, Warum? beginnen beantwortet werden.

Eine mathematische Herleitung dient dazu, zu erklären, weshalb es zu einer Aussage kommt. Derartige Folgerungen sind unter anderem dazu dienlich, um zu verstehen, weshalb eine Formel bzw. Funktion Verwendung finden kann. Dieses Modul kann auch in diesem Fall hilfreich sein und ermöglicht es durch dessen Nutzung oftmals, einer entsprechenden Herleitung bzw. einem mathematischen Beweis zu folgen, oder einen Begriff zum entsprechenden Fachthema zu erklären.

Bei Fragen deren Wörter Welche?, Welcher?, Welches?, Wodurch? bzw. Wie rechnet man? oder Wie berechnet man? sind, können zugrunde liegende Sachverhalte oftmals einfach erklärt und nachvollzogen werden. Auch liefert diese Applikation zu vielen fachthemenbezogenen Problemen eine Antwort und stellt eine diesbezüglich verständliche Beschreibung bzw. Erklärung bereit. 

  

 

Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

 

Auf dem Bedienformular, welches durch Anklicken im obersten schmalen Bereich und bei Gedrückthalten der linken Maustaste verschiebbar ist, können Sie u.a. durch die Aktivierung bzw. Deaktivierung der entsprechenden Kontrollkästchen folgende zusätzliche Einstellungen vornehmen:

• Füllen: Farbfüllung des Kreissegments ein-/ausschalten
• Details: Darstellung der Beschriftung des Kreissegments ein-/ausschalten
• Koordinaten: Ausgabe der Koordinatenwerte ermittelter Punkte ein-/ausschalten
• Kreis: Darstellung des gesamten Kreises ein-/ausschalten 

 

 

Allgemeines zum Handling des Programms bzgl. der Darstellung zweidimensionaler Grafiken wird unter Zweidimensionale Grafiken - Handling beschrieben. Wie Sie das Layout einer 2D-Darstellung konfigurieren können, erfahren Sie unter Layoutkonfiguration. Methoden zur Implementierung und zum Umgang mit grafischen Objekten werden unter Implementierung und Verwendung grafischer Objekte behandelt.

 

 

Kreisausschnitt

 

 
Aufgabe:

Von einem Kreissegment seien bekannt:

Radius: r = 6

Winkel: α = 125°

 

Eigendrehwinkel: 0°

Es gilt seine wesentlichen Eigenschaften zu ermitteln.
 
Ergebnis:
 

Nach einer Eingabe dieser Werte in die entsprechenden Felder und einer Bedienung der Schaltfläche Berechnen, erhalten Sie für die restlichen Eigenschaften des Kreises und Kreissegments folgende Ergebnisse:

Fläche des Kreissegments zwischen Bogen und Strecke AB: A = 24,525 FE

 

Höhe: h = 3,23

Bogenlänge: b = 13,09

 

Fläche des Kreissektors AMB: A = 39,27 FE

Sehnenlänge: s = 10,644

 

Gesamtfläche des Kreises: A = 113,097 FE

Kreisumfang: U = 37,699

 

Bei Ausgabe der grafischen Darstellung wird zusätzlich angezeigt:

 

Schwerpunkt: S (0 / 4,098)
 

 

Grafische Darstellung - Beispiel 1


Grafische Darstellung - Beispiel 2


Grafische Darstellung - Beispiel 3


Grafische Darstellung - Beispiel 4
   

Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Screenshots zum Themengebiet Analysis - Screenshots zum Themengebiet Geometrie - Screenshots zum Themengebiet Trigonometrie - Screenshots zum Themengebiet Algebra - Screenshots zum Themengebiet 3D-Mathematik - Screenshots zum Themengebiet Stochastik - Screenshots zum Themengebiet Vektoralgebra sowie unter Screenshots zu sonstigen Themengebieten.
   

 

Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Kreissegment zu finden.

 

 

Achsenabschnittsform einer Geraden - Punkt-Richtungs-Form einer Geraden - Zwei-Punkte-Form einer Geraden - Hessesche Normalenform einer Geraden - Allgemeine Form einer Gerade - Gerade - Gerade - Gerade - Gerade - Interaktiv - Gerade - Punkt - Gerade - Punkt - Interaktiv - Geradensteigung - Kreis - Punkt - Kreis - Punkt - Interaktiv - Kreis - Gerade - Kreis - Gerade - Interaktiv - Kreis - Kreis - Kreis - Kreis - Interaktiv - Kreisausschnitt - Kreisring - Ellipse - Regelmäßiges Vieleck - Viereck - Allgemeines Viereck – Interaktiv - Satz des Ptolemäus - Satz des Arbelos - Pappus-Kreise - Archimedische Kreise - Hippokrates Möndchen - Varignon-Parallelogramm - Rechteck-Scherung - Soddy-Kreise - Polygone - Bewegungen in der Ebene - Affine Abbildung - Analyse affiner Abbildungen - Inversion einer Geraden am Kreis - Inversion eines Kreises am Kreis - Spirolateralkurven - Spiralen im Vieleck - Granvillesche Kurven - Bérard-Kurven - Eikurven - Kegelschnitt - Prinzip - Pyramidenschnitt - Prinzip - Kegelschnitte in Mittelpunktlage - Kegelschnitte in Mittelpunktlage - Interaktiv - Kegelschnitte in achsparalleler Lage - Kegelschnitte in achsparalleler Lage - Interaktiv - Kegelschnitte in Mittelpunktlage - Punkt - Kegelschnitte in Mittelpunktlage - Gerade - Allgemeine Kegelschnitte - Kegelschnitte durch 5 Punkte - Interaktive Geometrie mit Objekten - Winkelmaße - Strahlensatz - Teilungsverhältnis - Konstruktion einer Mittelsenkrechten - Konvexe Hülle - Dreieck - Pyramide - Quader im Raum (3D) - Krummflächig begrenzte Körper (3D) - Ebenflächig und krummflächig begrenzte Körper (3D) - Platonische Körper (3D) - Archimedische Körper (3D) - Spezielle Polyeder (3D) - Selfbuild - Punkte (3D) - Selfbuild - Strecken (3D)
 

 

Startfenster des Unterprogramms Kreissegment
 

MathProf 5.0 - Unterprogramm Kreisring

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MathProf 5.0 - Unterprogramm Kurven von Funktionen in Parameterform
 

 

PhysProf 1.1 - Unterprogramm Adiabatische Zustandsänderung
 

SimPlot 1.0 - Grafik-  und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke

 

Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

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