Калькулятор объёма цилиндра
Рассчитайте объём, высоту или радиус сплошного или полого цилиндра. Введите размеры или известный объём, выберите единицу длины и получите площади поверхности и переводы объёма.
Расчёт объёма, размеров и площади поверхности цилиндра
Формула объёма цилиндра
Обозначения:
- \(V\) — объём цилиндра, в кубических единицах
- \(r\) — радиус сплошного цилиндра или внутренний радиус полого цилиндра
- \(R\) — наружный радиус полого цилиндра
- \(h\) — высота цилиндра
- \(A_{\mathrm{l}}\) — площадь боковой поверхности, в квадратных единицах
- \(A_{\mathrm{t}}\) — площадь полной поверхности, в квадратных единицах
Объём — это площадь кругового или кольцевого сечения, умноженная на высоту. Для полого цилиндра результат означает объём материала между его внутренней и наружной поверхностями, а не объём пустого пространства внутри.
Объём цилиндра — пример расчёта
Пример: при настройках по умолчанию найдём объём сплошного цилиндра с радиусом 5 см и высотой 12 см.
\[V=\pi r^{2}h=\pi(5\ \mathrm{cm})^{2}(12\ \mathrm{cm})=300\pi\ \mathrm{cm}^{3}\approx942.477796\ \mathrm{cm}^{3}\]
Площадь криволинейной боковой поверхности равна \(2\pi(5)(12)=120\pi\approx376.991118\ \mathrm{cm}^{2}\). Если учесть оба круговых основания, полная площадь поверхности составит \(170\pi\approx534.070751\ \mathrm{cm}^{2}\).
Результат: объём составляет примерно 942,478 см³, то есть 0,942478 л.
Как пользоваться калькулятором
- В разделе Рассчитать выберите Объём, Высоту по объёму или Радиус по объёму и высоте. Калькулятор покажет поля, необходимые для выбранного варианта.
- Выберите Тип цилиндра: Сплошной цилиндр — сечение в виде полного круга или Полый цилиндр (труба или трубка) — сечение в виде кольца.
- Для сплошного цилиндра при расчёте объёма или высоты укажите в поле Измерение сплошного цилиндра, что вам известен Радиус или Диаметр, затем введите Радиус (r) или Диаметр (d). Для полого цилиндра введите Наружный диаметр (D) и Внутренний диаметр (d), когда появятся эти поля. Наружный диаметр должен быть больше внутреннего.
- Введите Высоту (h), если рассчитываете объём или радиус. Если рассчитываете высоту или радиус, введите Известный объём (V). Чтобы найти наружный радиус трубы, дополнительно укажите её Внутренний диаметр (d).
- Выберите Единицу длины. Все вводимые длины измеряются в этой единице, а Известный объём (V) — в соответствующей кубической единице: например, см и см³. Рассчитанный размер, объём, площади поверхности и переводы объёма смотрите в блоке Результаты расчёта цилиндра.
Что показывает объём цилиндра
Объём цилиндра — это мера трёхмерного пространства. Сплошной цилиндр можно представить как стопку одинаковых круговых сечений вдоль его высоты: площадь каждого равна \(\pi r^{2}\), поэтому после умножения на высоту получается \(\pi r^{2}h\). Диаметр проходит через всю ширину круга и вдвое больше радиуса. Если вы измерили диаметр, калькулятор перед подстановкой радиуса в формулу разделит его пополам.
У полого цилиндра материал расположен вокруг пустого центра. Его сечение имеет форму кольца, поэтому из площади внешнего круга нужно вычесть площадь внутреннего и лишь затем умножить на высоту. Это различие важно, когда требуется оценить количество материала в трубе или трубке. Если же вам нужен объём пространства внутри трубы, рассчитайте \(\pi r^{2}h\) по её внутреннему радиусу и соответствующей внутренней длине: выведенный объём полого цилиндра этой вместимости не показывает.
Можно идти и в обратном направлении — от известного объёма. Выберите Высоту по объёму, чтобы найти высоту при заданном сечении, или Радиус по объёму и высоте, чтобы найти радиус сплошного цилиндра или наружный радиус трубы. Результат также содержит объём в литрах, галлонах США, кубических футах и кубических метрах независимо от выбранной единицы длины. Основной результат объёма всегда выражается в кубической форме выбранной вами единицы.
Площадь поверхности и советы по измерениям
Площадь боковой поверхности — это площадь криволинейной боковой части. Для сплошного цилиндра она включает только внешнюю криволинейную поверхность, для полого — и внешнюю, и внутреннюю. Площадь полной поверхности дополнительно учитывает два круговых основания сплошного цилиндра или два кольцевых торца трубы. Это чисто геометрические площади: у реального предмета часть граней может быть скрыта, закрыта или соединена с другой деталью, и тогда нужная вам площадь будет иной. Специализированный расчёт площадей поверхности выполняет калькулятор площади поверхности цилиндра.
Используйте положительные значения измерений и выражайте все длины в одной единице. Например, миллиметры предварительно переведите в сантиметры, если высота задана в сантиметрах. Измерения должны описывать прямой цилиндр с постоянным круговым сечением; для конусного сосуда лучше подойдёт калькулятор объёма и площади поверхности конуса. Если тело имеет форму шара, воспользуйтесь калькулятором объёма и площади поверхности шара.
Часто задаваемые вопросы
Как вручную рассчитать объём цилиндра, если известен диаметр?
Возведите диаметр в квадрат, умножьте на высоту и на \(\pi\), затем разделите на 4: \(V=\pi d^{2}h/4\). Для цилиндра шириной 8 см и высотой 10 см получим \(V=\pi(8)^{2}(10)/4=160\pi\approx502.65\) см³. Оба измерения должны быть в одной единице длины; ответ получится в кубических единицах.
Как рассчитать объём материала в трубе по толщине стенки?
Вычтите из наружного диаметра удвоенную толщину стенки — получите внутренний диаметр. Затем используйте оба диаметра для расчёта кольцевого сечения. Например, у трубы с наружным диаметром 10 см и стенками 1 см внутренний диаметр равен 8 см. Толщина стенки должна быть меньше половины наружного диаметра, иначе внутри не останется свободного пространства.
Как перевести объём цилиндра в литры или галлоны США?
Сначала рассчитайте объём в кубических единицах, затем примените нужный перевод: 1000 см³ равны 1 л, а 1 галлон США равен 3,785411784 л. Если измерения сделаны в дюймах, учтите, что 1 дюйм³ равен 0,016387064 л. Переводите уже готовый объём, а не подменяйте перевод кубических сантиметров в кубические метры обычным переводом сантиметров в метры.
Что произойдёт с объёмом цилиндра, если удвоить радиус, диаметр или высоту?
Если при неизменной высоте удвоить радиус или диаметр, объём увеличится в четыре раза. Если удвоить только высоту — в два раза. А при удвоении всех размеров объём вырастет в восемь раз. Именно поэтому небольшая ошибка при измерении ширины цилиндра влияет на результат сильнее, чем такая же относительная ошибка в высоте.
Высота наклонённого или горизонтального цилиндра измеряется по вертикали?
Нет. У прямого цилиндра высоту измеряют вдоль его оси — от одного кругового основания до другого, независимо от того, как расположен предмет. Поэтому для горизонтальной ёмкости высотой в формуле объёма будет её длина от торца до торца, а не расстояние над землёй. Если нужно найти объём при частичном заполнении до заданного уровня, потребуется отдельный расчёт для неполностью заполненного цилиндра.
Входит ли в площадь поверхности цилиндра открытый верх или внутренняя часть сосуда?
Нужная площадь зависит от того, какие поверхности требуется обработать. Для сосуда с открытым верхом и сплошными стенками, если считаем только наружную сторону, вычтите из полной площади поверхности одно круговое основание. Если краска наносится и внутри, внутренние поверхности добавляются отдельно. Геометрическая полная площадь в калькуляторе включает оба основания, поэтому она может не совпадать с площадью, которую нужно покрасить или покрыть материалом.
Существует ли нормальный или «правильный» объём цилиндра?
Какого-то одного нормального объёма не существует: всё зависит от назначения цилиндра и его размеров. При сравнении вариантов сначала определите требование — например, вместимость в литрах или объём материала в кубических сантиметрах. Два цилиндра могут иметь одинаковый объём, но совершенно разные диаметры, высоты и площади поверхности, что бывает важно из-за доступного места, упаковки или расхода материала.