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Geometrie

Winkel: messen, zeichnen, schätzen

Winkelarten kennen, Winkel mit dem Geodreieck messen und zeichnen.

Benötigte Grundlagen

Diese Themen kommen in diesem Kapitel vor und wurden vorher schon erklärt. Wenn dir eines davon unsicher vorkommt, frisch es kurz auf, sonst leg direkt los.

Einführung

Wie weit muss sich eine Skateboard-Rampe neigen? Wie öffnet sich eine Tür? Um wie viel dreht sich der Uhrzeiger in einer Viertelstunde? Überall, wo sich etwas dreht oder neigt, sind Winkel im Spiel. In diesem Kapitel lernst du, Winkel zu benennen, zu messen, zu zeichnen, und richtig gut zu schätzen.

Das kannst du nach diesem Kapitel

  • einen Winkel mit Scheitel und Schenkeln beschreiben und mit griechischen Buchstaben (α,β,γ\alpha, \beta, \gamma) bezeichnen.

  • die Winkelarten (spitz, recht, stumpf, gestreckt, überstumpf, voll) den Gradzahlen zuordnen.

  • Winkel mit dem Geodreieck messen und zeichnen.

  • Winkelgrößen realistisch schätzen.

Was ist ein Winkel?

Öffne eine Tür einen Spalt weit, dann ganz. Beide Male ist es dieselbe Tür, aber sie steht verschieden weit offen. Genau diese Öffnung beschreibt ein Winkel.

Woraus ein Winkel besteht

Zwei Strahlen mit gemeinsamem Anfangspunkt bilden einen Winkel:

  • Der gemeinsame Punkt heißt Scheitel (oder Scheitelpunkt).
  • Die beiden Strahlen heißen Schenkel.

Winkel bekommen kleine griechische Buchstaben als Namen: α\alpha (alpha), β\beta (beta), γ\gamma (gamma), δ\delta (delta).

Was ein Winkel nicht ist

Hier steckt eine häufige Fehlvorstellung: Die Länge der Schenkel spielt keine Rolle.

Zeichnest du die Schenkel doppelt so lang, wird der Winkel dadurch nicht größer, die Tür steht ja nicht weiter offen, nur weil sie breiter ist. Entscheidend ist allein, wie weit die Schenkel auseinanderklaffen.

Deshalb kannst du zwei Winkel auch dann vergleichen, wenn sie ganz unterschiedlich groß gezeichnet sind.

Warum ausgerechnet 360 Grad?

Die Größe eines Winkels misst man in Grad, geschrieben mit einem kleinen : 45°45°. Eine volle Drehung sind 360°360°.

Diese Zahl wirkt willkürlich. Sie hat aber einen praktischen Grund: 360360 lässt sich durch sehr viele Zahlen teilen (2,3,4,5,6,8,9,10,12,…2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, \ldots). Dadurch ergeben die wichtigsten Bruchteile einer Drehung glatte Zahlen:

halbe Drehung=180°Viertel=90°Sechstel=60°\text{halbe Drehung} = 180° \qquad \text{Viertel} = 90° \qquad \text{Sechstel} = 60°

Mit 100100 statt 360360 wäre ein Drittel einer Drehung 33,3‾33{,}\overline{3}, deutlich unhandlicher.

Erkläre es selbst: Zwei Winkel sind gleich groß, aber einer ist mit viel längeren Schenkeln gezeichnet. Wie erklärst du einem Mitschüler, dass sie trotzdem gleich groß sind?

Formuliere deine Erklärung erst selbst, am besten laut oder aufgeschrieben, bevor du aufklappst.

Ein Winkel misst, wie weit zwei Schenkel auseinanderklaffen, nicht wie lang sie sind. Die Schenkel sind Strahlen: Sie haben gar kein Ende, gezeichnet wird immer nur ein Stück davon. Wie lang dieses Stück ist, entscheidet der Zeichner, nicht die Öffnung.

Das Türbild von oben trägt auch hier: Eine breite und eine schmale Tür können gleich weit offen stehen. Die Breite der Tür ändert nichts daran, wie weit sie aufsteht.

Eine Probe, die du selbst machen kannst: Zeichne einen Winkel und miss ihn. Verlängere dann beide Schenkel mit dem Lineal und miss noch einmal, dieselbe Gradzahl. Genau deshalb darf das Geodreieck auch überstehen: Es misst die Öffnung, nicht die Striche.

Deine Erklärung darf ganz anders klingen als diese. Wichtig ist nur, dass darin vorkommt: Gemessen wird die Öffnung, nicht die Länge.

Die Winkelarten

Nach ihrer Größe teilt man Winkel in Arten ein. In den Bildern unten siehst du jede Art einzeln, in derselben Reihenfolge wie in der Tabelle, mit Scheitel, beiden Schenkeln und dem farbigen Bogen, der die Öffnung markiert:

WinkelartGrößeAlltagsbild
spitzer Winkel0°<α<90°0° < \alpha < 90°geöffnete Schere
rechter Winkelα=90°\alpha = 90°Buchecke
stumpfer Winkel90°<α<180°90° < \alpha < 180°weit geöffnetes Buch
gestreckter Winkelα=180°\alpha = 180°aufgeklapptes Lineal
überstumpfer Winkel180°<α<360°180° < \alpha < 360°Torte, aus der ein Stück fehlt
Vollwinkelα=360°\alpha = 360°ganze Drehung

Den rechten Winkel markiert man in Zeichnungen mit einem kleinen statt einer Gradzahl.

spitzer Winkel

40°

Ein spitzer Winkel ist kleiner als 90°90°. Die beiden Schenkel gehen vom Scheitelpunkt aus; der rote Bogen zeigt die Öffnung, die du misst.

rechter Winkel

Der rechte Winkel misst genau 90°90°. Statt einer Gradzahl markiert man ihn mit einem kleinen , die beiden Schenkel stehen senkrecht aufeinander.

stumpfer Winkel

130°

Ein stumpfer Winkel liegt zwischen 90°90° und 180°180°, die Öffnung ist deutlich größer als beim rechten Winkel.

gestreckter Winkel

180°

Beim gestreckten Winkel (180°180°) bilden die beiden Schenkel eine gerade Linie.

überstumpfer Winkel

250°

Ein überstumpfer Winkel liegt zwischen 180°180° und 360°360°: Der Bogen nimmt den langen Weg um den Scheitel herum. Genau das macht ihn knifflig, das Geodreieck reicht nur bis 180°180°. Deshalb misst du den Rest außen herum (360°−250°=110°360° - 250° = 110°) und ziehst ihn von 360°360° ab.

Vollwinkel

360°

Der Vollwinkel (360°360°) ist eine ganze Umdrehung: Der zweite Schenkel ist wieder genau auf dem ersten angekommen.

Messen mit dem Geodreieck

Ein Winkel wird gemessen, indem man ihn mit der Gradskala des Geodreiecks vergleicht. Drei Schritte genügen:

  1. Scheitel an den Nullpunkt legen. Das ist die Markierung in der Mitte der langen Kante.
  2. Einen Schenkel genau entlang der Grundlinie ausrichten.
  3. Am zweiten Schenkel die Gradzahl ablesen.

Die Sache mit den zwei Skalen

Auf dem Geodreieck stehen zwei Zahlenreihen, eine von links nach rechts und eine von rechts nach links. Das ist kein Fehler: Es erlaubt dir, den Winkel von beiden Seiten aus zu messen, ohne das umdrehen zu müssen.

Die Regel lautet: Nimm die Skala, die am angelegten Schenkel bei 0°0° beginnt. Nur sie zählt von deinem Schenkel aus.

Der Standardfehler: Wer die falsche Skala erwischt, liest statt 125°125° eben 55°55° ab, die beiden Zahlen ergänzen sich immer zu 180°180°.

Warum immer 180°180°? Beide Skalen laufen über denselben Halbkreis, nur von entgegengesetzten Enden aus. Was die eine von links her zählt, zählt die andere von rechts her, zusammen ergeben sie deshalb stets den ganzen halben , also einen gestreckten Winkel: 55°+125°=180°55° + 125° = 180°. Das ist gleich zweimal nützlich: Es erklärt, warum sich die falsche Ablesung so leicht einschleicht, und du kannst damit deine eigene Zeichnung kontrollieren.

Der Schutz davor: erst schätzen, dann messen

Sieh dir den Winkel an und entscheide vorher, ob er spitz oder stumpf ist. Ein sichtbar stumpfer Winkel kann niemals 55°55° haben.

Diese Sekunde Nachdenken fängt den häufigsten Messfehler ab, noch bevor er passiert.

Winkel über 180° messen

Das Geodreieck reicht nur bis 180°180°. Bei einem überstumpfen Winkel misst du deshalb den Rest, also den kleineren Winkel auf der anderen Seite, und rechnest:

α=360°−gemessener Rest\alpha = 360° - \text{gemessener Rest}

Misst du zum Beispiel 50°50°, so ist der überstumpfe Winkel 360°−50°=310°360° - 50° = 310°.

Winkel zeichnen

Zeichnen ist Messen rückwärts: Diesmal ist die Gradzahl gegeben und der zweite Schenkel gesucht.

  1. Ersten Schenkel zeichnen und den Scheitel markieren. Am einfachsten waagerecht. Dann liegt die Grundlinie des Geodreiecks bequem darauf.
  2. Geodreieck anlegen: Nullpunkt exakt auf den Scheitel, Grundlinie auf den Schenkel.
  3. Gradzahl markieren, wieder auf der Skala, die am gezeichneten Schenkel bei 0°0° beginnt.
  4. Zweiten Schenkel vom Scheitel durch die Markierung ziehen, Winkelbogen einzeichnen und beschriften.

Warum sauberes Arbeiten hier besonders zählt

Verrutscht der Nullpunkt nur um einen Millimeter vom Scheitel weg, stimmt der ganze Winkel nicht mehr, die Gradstriche auf dem Geodreieck liegen ja selbst kaum weiter auseinander. Und je länger du den zweiten Schenkel dann ziehst, desto weiter läuft er von der richtigen Linie weg: Am Ende einer langen Linie ist die Abweichung deutlich zu sehen, auch wenn sie am Scheitel winzig anfing.

Deshalb: spitzer Bleistift, Nullpunkt genau treffen, und am Ende mit einem Blick prüfen, ob die Zeichnung zur Winkelart passt (ein 125°125°-Winkel muss deutlich „über die Senkrechte hinaus" gehen).

Winkelarten zuordnen

Ordne die Winkel den Winkelarten zu:   a)  89°\;a) \;89°   b)  90°\;b) \;90°   c)  179°\;c) \;179°   d)  205°\;d) \;205°

  1. 1

    Was entscheidet über die Winkelart? Allein die Größe, und die Grenzen sind 90°90°, 180°180° und 360°360°.

    BereichWinkelart
    kleiner als 90°90°spitz
    genau 90°90°recht
    zwischen 90°90° und 180°180°stumpf
    genau 180°180°gestreckt
    zwischen 180°180° und 360°360°überstumpf

    Die Aufgabe ist bewusst knifflig gestellt: Mehrere Werte liegen dicht an einer Grenze.

  2. 2

    a) 89°89°: Vergleich mit der ersten Grenze: 89°<90°89° < 90°.

    Der Winkel ist spitz.

    Auch wenn es nur 1°1° fehlt: Die Grenze ist die Grenze. 89°89° ist kein rechter Winkel.

  3. 3

    b) 90°90°, genau auf der Grenze.

    Der Winkel ist recht.

    In Zeichnungen markiert man ihn nicht mit einer Gradzahl, sondern mit einem kleinen Quadrat am Scheitel. Daran erkennst du in jeder Figur sofort, wo ein rechter Winkel sitzt.

  4. 4

    c) 179°179°, liegt zwischen 90°90° und 180°180°, ist also stumpf.

    Nicht gestreckt! Für „gestreckt" müssten die beiden Schenkel exakt eine gerade Linie bilden, und dafür braucht es genau 180°180°. Bei 179°179° ist noch ein winziger Knick da.

  5. 5

    d) 205°205°, liegt zwischen 180°180° und 360°360°, ist also überstumpf.

    So einen Winkel erkennst du beim Zeichnen daran, dass der Bogen den „langen Weg" um den Scheitel nimmt. Mit dem Geodreieck misst du hier den Rest: 360°−205°=155°360° - 205° = 155°.

  6. 6

    Kontrolle: Sind alle vier Antworten verschieden einsortiert? Ja, spitz, recht, stumpf, überstumpf ✓

    Was die Aufgabe zeigen soll: Zwischen 89°89° und 90°90° liegt nur ein einziges Grad, trotzdem sind es verschiedene Winkelarten. Beim Zuordnen kommt es auf den Vergleich mit den Grenzen an, nicht auf den ungefähren Eindruck.

a) spitz · b) recht · c) stumpf · d) überstumpf

Zum Mitnehmen: Die Grenzen 90°90°, 180°180° und 360°360° entscheiden, auch bei nur 1°1° Unterschied. Der rechte Winkel wird in Zeichnungen mit einem markiert.

Winkel von 125° zeichnen

Zeichne einen Winkel α=125°\alpha = 125°.

  1. 1

    Vorüberlegung, welche Winkelart wird das? 125°125° liegt zwischen 90°90° und 180°180°, der Winkel wird also stumpf.

    Diese Überlegung ist kein Selbstzweck: Sie ist gleich deine Kontrolle. Sieht deine fertige Zeichnung spitz aus, hast du die falsche Skala erwischt.

  2. 2

    Schritt 1: Ersten Schenkel zeichnen. Ziehe einen waagerechten Strahl und markiere seinen Anfangspunkt als Scheitel SS.

    Warum waagerecht? Dann liegt die Grundlinie des Geodreiecks bequem auf dem Schenkel, und du musst das nicht schief halten.

  3. 3

    Schritt 2: Geodreieck anlegen. Zwei Dinge müssen gleichzeitig stimmen:

    • Der Nullpunkt (Markierung in der Mitte der langen Kante) liegt exakt auf SS.
    • Die Grundlinie liegt genau auf dem gezeichneten Schenkel.

    Beides prüfen, bevor du markierst, verrutscht eines davon, stimmt der ganze Winkel nicht.

  4. 4

    Schritt 3: Die richtige Skala wählen. Auf dem Geodreieck stehen zwei Zahlenreihen. Nimm die, die am gezeichneten Schenkel bei 0°0° beginnt, und suche darauf die 125125.

    Die Kontrolle mit der Vorüberlegung: 125°125° ist stumpf, der Punkt muss also jenseits der Senkrechten liegen, weiter als die 90°90°-Marke. Liegt deine Markierung davor, bist du auf der falschen Skala.

  5. 5

    Schritt 4: Markieren und Schenkel ziehen. Setze bei 125125 einen feinen Punkt. Nimm dann das Geodreieck weg und ziehe mit dem Lineal einen Strahl vom Scheitel SS durch diesen Punkt.

    Der Strahl muss beim Scheitel beginnen, nicht beim markierten Punkt. Sonst entsteht keine Winkelfigur, sondern eine schwebende Strecke.

  6. 6

    Schritt 5: Beschriften. Zu einer vollständigen Zeichnung gehören:

    • der Winkelbogen zwischen den Schenkeln,
    • die Bezeichnung α\alpha am Bogen,
    • die Gradzahl 125°125°.

    Ohne Bogen ist unklar, welcher der beiden Winkel gemeint ist, an jedem Schenkelpaar gibt es ja auch den überstumpfen Winkel „außen herum" (360°−125°=235°360° - 125° = 235°).

  7. 7

    Schritt 6: Kontrolle durch Nachmessen. Miss den gezeichneten Winkel noch einmal, jetzt bewusst mit der anderen Skala als beim Zeichnen.

    Kommt dabei 180°−125°=55°180° - 125° = 55° heraus, ist alles richtig: Die beiden Skalen ergänzen sich immer zu 180°180°.

    Und der Blick auf die Form: Der Winkel sieht deutlich stumpf aus ✓, wie in der Vorüberlegung erwartet.

Ein sauber gezeichneter stumpfer Winkel von 125°125°, mit Scheitel, zwei Schenkeln, Winkelbogen und der Beschriftung α=125°\alpha = 125°.

Zum Mitnehmen: Erst die Winkelart überlegen, dann zeichnen. Nullpunkt exakt auf den Scheitel, Skala am anliegenden Schenkel bei 0°0° beginnen, und am Ende prüfen, ob die Zeichnung zur erwarteten Winkelart passt.

Typischer Fehler

Beim Messen wird 55°55° abgelesen, obwohl der Winkel sichtbar stumpf ist.

Das Geodreieck hat zwei Skalen. Hier wurde die falsche erwischt (55°55° statt 180°−55°=125°180° - 55° = 125°). Gegenmittel: Erst schätzen, dann messen. Ein stumpfer Winkel kann nie 55° haben! Wähle immer die Skala, die am anliegenden Schenkel bei 0°0° startet.

Übung 1

leicht

Gib die Winkelart an: a) 45°45° b) 135°135° c) 180°180° d) 300°300°

Tipp anzeigen

Vergleiche mit den Grenzen 90°, 180°, 360°.

Lösung anzeigen

a) spitz b) stumpf c) gestreckt d) überstumpf

Detaillierte Schritterklärung anzeigen

Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.

Erklärungstiefe

✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.

  1. 1

    Die Grenzmarken kennen

    Winkelarten sortieren sich an den Marken 90°90°, 180°180° und 360°360°: spitz (<90°< 90°), rechter Winkel (=90°= 90°), stumpf (90°90°–180°180°), gestreckt (=180°= 180°), überstumpf (180°180°–360°360°).

  2. 2

    a) bis d) einsortieren

    a) 45°<90°45° < 90°: spitz. b) 135°135° zwischen 90°90° und 180°180°: stumpf. c) 180°180°: gestreckt. d) 300°300° zwischen 180°180° und 360°360°: überstumpf.

  3. 3

    Mit Vorstellungsbildern absichern

    Schnellcheck über Drehbilder: 45°45° = halbe Buchöffnung, 135°135° = weit aufgeklapptes Buch, 180°180° = flach auf dem Tisch, 300°300° = fast einmal ganz herum.

Übung 2

mittel

Um welchen Winkel dreht sich der Minutenzeiger einer Uhr a) in 15 Minuten, b) in 40 Minuten? c) Welchen Winkel überstreicht der Stundenzeiger in 3 Stunden?

Tipp anzeigen

Minutenzeiger: 360° pro 60 min. Stundenzeiger: 360° pro 12 h.

Lösung anzeigen

a) 360°:4=90°360° : 4 = 90°

b) 4060⋅360°=240°\frac{40}{60} \cdot 360° = 240°

c) 312⋅360°=90°\frac{3}{12} \cdot 360° = 90°

Detaillierte Schritterklärung anzeigen

Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.

Erklärungstiefe

✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.

  1. 1

    Die volle Runde als Grundlage

    Eine komplette Zeigerrunde ist 360°360°. Der Minutenzeiger braucht dafür 6060 Minuten, der Stundenzeiger 1212 Stunden.

  2. 2

    a) und b): Minutenzeiger

    a) 1515 min sind 1560=14\frac{15}{60} = \frac{1}{4} der Runde: 360°:4=90°360° : 4 = 90°. b) 4040 min: 4060=23\frac{40}{60} = \frac{2}{3} der Runde: 23⋅360°=240°\frac{2}{3} \cdot 360° = 240°.

    4060⋅360°=240°\frac{40}{60} \cdot 360° = 240°

  3. 3

    c) Stundenzeiger, der langsame Bruder

    33 Stunden sind 312=14\frac{3}{12} = \frac{1}{4} seiner 1212-Stunden-Runde: 360°:4=90°360° : 4 = 90°.

Übung 3

schwer

Zeichne (und beschreibe) einen Winkel von 310°310°. Wie gehst du mit dem Geodreieck vor, das nur bis 180° reicht?

Tipp anzeigen

360°−310°=?360° - 310° = ?

Lösung anzeigen

Rest berechnen: 360°−310°=50°360° - 310° = 50°.

Zeichne einen Winkel von 50°50°, der überstumpfe Winkel „außen herum" ist dann der gesuchte 310°310°-Winkel. Markiere den Winkelbogen außen (der lange Weg um den Scheitel) und beschrifte ihn mit 310°310°.

Detaillierte Schritterklärung anzeigen

Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.

Erklärungstiefe

✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.

  1. 1

    Das Problem: Geodreieck endet bei 180°

    310°310° ist überstumpf, direkt messen oder antragen kann das Geodreieck ihn nicht. Der Ausweg: den RESTwinkel zur vollen Runde nutzen.

  2. 2

    Restwinkel berechnen und zeichnen

    360°−310°=50°360° - 310° = 50°. Also einen gewöhnlichen 50°50°-Winkel zeichnen, seine Schenkel sind auch die Schenkel des 310°310°-Winkels.

    360°−310°=50°360° - 310° = 50°

  3. 3

    Den richtigen Bogen markieren

    Den Winkelbogen AUSSEN herum ziehen (der lange Weg um den Scheitel) und mit 310°310° beschriften, erst diese Markierung sagt, welcher der beiden Winkel gemeint ist.

Zusammenfassung

Winkel bestehen aus Scheitel und zwei Schenkeln und werden in Grad gemessen, mit den Grenzmarken 90°, 180° und 360° sortierst du jede Winkelart ein. Beim Geodreieck gilt: Nullpunkt auf den Scheitel, richtige Skala wählen, und die beste Versicherung gegen Ablesefehler ist eine gute Schätzung vorab.