Как узнать объем круга. Вычисление поверхностей и объемов тел

Цилиндр это геометрическое тело, которое сформировано вращением прямоугольника на оси, совпадающей с одним из его сторон. Слово «цилиндр » происходит от греческого слова «kylindros ».

Вычисление объема цилиндра

Вычисление объема цилиндра производится по следующей формуле:

V = π r 2 h

V - объем цилиндра

h - высота цилиндра

r - радиус основания

π - 3.14

Как рассчитать объем цилиндра , все мы проходили в средней школе, и этими знаниями наиболее активно пользуются в своей работе конструкторы различных машин и механизмов, потребительских товаров, а также архитекторы.

Инженерам приходится производить расчет объема цилиндра в тех случаях, когда они занимаются проектированием заданий, снабженных колоннами. Правда, в последнее время эти архитектурные элементы в их, так сказать, «классическом » варианте (то есть вместе с базой и капителем) встречаются достаточно редко, но их «упрощенные » разновидности, состоящие из одного ствола (который, собственно говоря, и представляет собой цилиндр ) используются весьма широко. Нередко с колоннами приходится иметь дело реставраторам различных сооружений, имеющих большую историческую и культурную ценность, правда, в их работе вычисление объема цилиндра – далеко не самая распространенная процедура. Впрочем, если речь идет о полном восстановлении утраченных по тем или иным причинам колонн, то ее также приходится производить.

Осуществляется тогда, когда ведётся разработка разнообразных емкостей соответствующей формы. В качестве наглядного примера таковых можно привести, скажем, медицинские шприцы, а также колбы термосов. Следует заметить, что в первом случае такой параметр, как объем, имеет очень важное значение, поскольку от него зависит точное количество медикаментов, вводимого пациенту при инъекциях.

В технике цилиндры распространены чрезвычайно широко: достаточно сказать, что их форму имеют практически все валы и их отдельные составные части, используемые, скажем, в двигателях внутреннего сгорания. К тому же, расчет объема цилиндра – одна из важнейших задач, которую приходится решать конструкторами при проектировании современных бензиновых и дизельных силовых агрегатов, ведь от этого параметра зависит множество их характеристик, и в первую очередь такая важнейшая, как мощность. Почти все типы ДВС снабжаются поршнями, которые также имеют цилиндрическую форму .

Чрезвычайно распространенными деталями, которые присутствуют в конструкции многих сложных технических устройств, являются роликовые подшипники. Как нетрудно догадаться по самому их названию, одними из основных их компонентов являются прочные и износостойкие металлические ролики, имеющие цилиндрическую форму. Именно благодаря такой геометрии, эти детали имеют достаточно большую несущую способность и в большинстве случаев способны выдерживать весьма значительные нагрузки, чем их шариковые аналоги. Роликовые подшипники являются высокоточными деталями, и поэтому при их разработке и проектировании правильный расчет объема цилиндра (в данном случае – ролика) играет немаловажную роль.

Со школьной скамьи все мы знаем, что цилиндр — это геометрическое тело, которое образовано цилиндрической поверхностью и 2-мя параллельными плоскостями. Цилиндр, который образуется в результате вращения обыкновенного прямоугольника вокруг одной из своих сторон, называется прямым. Вычислить объем такого цилиндра достаточно просто. Для этого вам понадобится: обычная школьная линейка (или рулетка), простой карандаш и прямоугольный лист бумаги или школьного картона.

Объем цилиндра формула

1. К примеру, у вас есть бочка цилиндрической формы, которую необходимо наполнить жидкостью. Для того чтобы определить необходимое количество жидкости, вам нужно предварительно просчитать объем бочки.

Формула, благодаря которой можно определить объем цилиндра имеет такой вид:

где S – площадь основания цилиндра;

Н – его высота (ее можно измерить с помощью линейки или рулетки).

2. Теперь необходимо определить площадь основания нашего цилиндра. Формула, согласно которой можно рассчитать площадь круга, имеет такой вид:

Где п – число равное приблизительно 3,14;

R – радиус исходной окружности.

Определить площадь окружности при помощи одной лишь линейки достаточно просто.

Как известно, вписать прямоугольный треугольник можно в любую окружность. А гипотенуза такого треугольника будет равна диаметру описанной вокруг него окружности.

Для того, чтобы измерить диаметр нашей бочки, берем лист картона (или бумаги) и располагаем его таким образом, чтобы вершина прямого угла касалась края окружности.

При помощи карандаша помечаем стороны, которые соприкасаются с окружностью, а затем соединяем их прямой линией. Данный отрезок и будет являться диаметром основания нашей бочки. Делим отрезок на две одинаковые части (каждая из которых будет равна радиусу окружности) и подставляем полученное значение в исходную формулу.

Вопрос, как найти объем цилиндра, может возникнуть не только у школьника. Ведь такую форму имеет, к примеру, кастрюля, емкость которой иногда срочно нужно узнать. Вот тогда потребуется знание специальной формулы.

Что нужно знать о цилиндре?

Геометрическое тело, о котором мы говорим, образуется в результате вращения прямоугольника вокруг одной из его сторон, и всегда будет прямым. То есть угол между образующей цилиндра и его основанием в данном случае равен 90 градусам. Если выполнить это простое движение не удается, и угол уже не 90 градусов, то идет речь о наклонном цилиндре.

Каким бы ни был вид тела, все равно нужно знать о том, как найти Но сначала нужно определиться с некоторыми теоретическими данными.

Как называются отдельные элементы цилиндра и что о них известно?

Отрезки, которые соединяют попарно соответствующие точки на двух основаниях, называются образующими. У любого цилиндра они равны и параллельны друг другу. Если он прямой, то длина образующей совпадает с высотой тела.

В основании может лежать окружность или эллипс, тогда цилиндр будет круговым или эллиптическим соответственно. В формулах этот факт потребуется учесть. Потому что чаще всего они даются для кругового цилиндра. В эллиптическом, до того как вычислить объем цилиндра, нужно будет узнать, по какой формуле определить площадь овала.

Формулы объема для прямого и наклонного цилиндров

В любом случае потребуется формула, в которой высота тела, умножается на площадь основания. Она выглядит так:

Если требуется узнать, как найти объем цилиндра прямого, то здесь высота по длине полностью совпадает с образующей. Основанием чаще всего является круг, тогда его площадь будет сосчитана по формуле:

S = πr 2 .

Когда в задаче идет речь об эллиптическом цилиндре, то потребуется такая формула площади основания:

S = π ab , здесь буквами a и b обозначены малая и большая полуоси овала.

При решении задач о наклонном цилиндре потребуется ввести некоторые дополнения в формулу. Например, если не известна высота, но идет речь об образующей и угле между ней и основанием. Тогда букву h потребуется заменить таким выражением:

h = l * sin α .

Как быть, если нужно определить объем на практике?

В задачах обычно уже известны значения угла или высоты с образующей. А возможно, какие-то другие элементы, через которые их можно найти. В жизни приходится делать измерения самостоятельно.

Тогда вопрос о том, как определить объем цилиндра, сводится к тому, чтобы правильно сделать измерения его высоты и радиуса. Для этого потребуются: линейка, карандаш и прямоугольный лист бумаги.

Чаще всего в быту нас окружают прямые круговые цилиндры. Измерить их высоту обычно не составляет труда. Нужно просто приложить линейку сбоку и измерить расстояние от низа до верха тела. Это будет высота — h.

С радиусом окружности все не так легко. Нужно немного вспомнить геометрию. Здесь потребуется лист бумаги с прямым углом и карандаш.

Что дает теория по геометрии? Вокруг прямоугольного треугольника можно описать окружность. Причем его прямой угол окажется на ней, а гипотенуза совпадет с диаметром.

Нужно взять лист бумаги и положить его так, чтобы прямой угол касался края основания. Тогда две его стороны, которые образуют этот угол, в некоторых точках пересекутся с окружностью. В этих местах потребуется сделать метки. По ним провести отрезок. Он окажется гипотенузой и искомым диаметром основания цилиндра.

Как найти объем цилиндра, в нашем случае? В формуле фигурирует радиус. Он равен половине диаметра. То есть длину получившегося отрезка нужно разделить на два.

Осталось только подставить результаты измерений в формулу объема и сосчитать. Причем учесть, что ответ получится в см 3 . Если объем нужно узнать в кубических метрах, то число нужно будет разделить на миллион. Чтобы получить объем в литрах, делителем окажется тысяча.

Задача

Условие. Даны два цилиндра. Высота первого в два раза больше второго. Радиус второго вдвое больше, чем у первого. Необходимо узнать, во сколько раз объем первого цилиндра больше или мегьше объема второго.

Решение. Сначала потребуется ввести обозначения. Пусть высота и радиус первого тела будут иметь индекс 1, а второго — 2.

Теперь можно записать данные в условии значения в виде выражений:

h 1 = 2h 2 и r 2 = 2r 1 .

Формулы объемов обоих цилиндров примут такой вид:

v 1 = π r 1 2 h 1 и v 2 = π r 2 2 h 2 .

В задаче требуется найти:

v 1: v 2 = (π r 1 2 h 1) : (π r 2 2 h 2).

После сокращения πи замены h 1 и r 2 введенными выражениями, получается:

v 1: v 2 = (r 1 2 2h 2) : (4r 1 2 h 2).

То есть v 1: v 2 = 1: 2. Это означает, что объем первого цилиндра в два раза меньше.

Прежде чем приступить к расчету каких-либо величин, необходимо определиться с терминологией. Что собой представляет цилиндр? Данное геометрическое тело состоит из боковой цилиндрической поверхности и 2 областей-оснований. Первая образована множеством отрезков, параллельных друг другу, – образующих цилиндр. Они соединяют верхний и нижний круги — основания фигуры. В данном случае речь идет о круговом цилиндре, который может быть как наклонным, так и прямым. Помимо этого существуют и другие цилиндрические поверхности 2 порядка – эллиптический, гиперболический и параболический цилиндры.

Цилиндр – математический расчет объема

В случае, когда образующие объемной фигуры равны и перпендикулярны основаниям, мы имеем прямой круговой цилиндр. Если угол между образующими и плоскостями, в которых расположены круги, отличен от 90° – цилиндр наклонный.

Круговой цилиндр прямой

Данное тело представляет собой объемную геометрическую фигуру, полученную путем вращения прямоугольника вокруг одной из сторон. Последняя выступает в роли оси. Определим объем данного геометрического тела.

• V – итоговая искомая величина (объем),
• S – площадь основания фигуры,
• H – высота фигуры.

В случае кругового цилиндра его основаниями выступают круги, из чего следует, что необходимо рассчитать площадь круга. Для этого воспользуемся формулой S=πr 2 , где π – постоянная величина, значение которой равно ≈3,14, а r – радиус круга, лежащего в основании фигуры. Исходя из соотношения r=d/2, где d – диаметр круга-основания, площадь основания можно вычислить по формуле S=πd 2 /4.

Ввиду вышесказанного, определение объема цилиндра требует определения таких его параметров, как высота и радиус (или диаметр) основания. Если цилиндр прямой, то длина его направляющей равна его высоте.

Наклонный круговой цилиндр

Для данной объемной фигуры по-прежнему справедливо соотношение для нахождения объема, с той лишь разницей, что его высота не равна направляющей. Как определить высоту фигуры, если в распоряжении величина образующей? Из центра верхнего основания опускаете перпендикуляр (он же высота) на нижнюю плоскость (в которой расположено второе основание цилиндра). В результате образовался прямоугольный треугольник (его стороны – высота цилиндра, радиус его основания, направляющая). Воспользуемся определением одной из тригонометрических функций. sin⁡α=h/l, т.е. h=sin⁡α*l.

• h – искомая высота,
• l – длина направляющей,
• α – угол между направляющей и плоскостью основания.

Подобного рода вычисления актуальны при решении математических задач на основании имеющихся данных.

Цилиндр – практические измерения объема

Следующая техника поможет, если перед вами стоит задача определить объем цилиндра, воспользовавшись подручным измерительным средством — линейкой. С ее помощью вы без труда определите высоту геометрического тела, а вот как быть с радиусом круга?

Прямоугольник может быть вписан в любую окружность, причем, его гипотенуза и будет являться диаметром исходной окружности. Воспользуемся данным соотношением. Возьмите прямоугольный лист бумаги и расположите вершину A его угла (90°) на дуге окружности. Отметьте на листе точки пересечения сторон прямоугольника (выходящих из вершины A) с окружностью. Соедините эти точки на листе бумаги. Длина полученного отрезка и будет равна диаметру круга-основания. Вернувшись к формуле V=S*h=hπd 2 /4, отыскиваете необходимую величину.

Резервуары и цистерны используются для перевозки и хранения различных видов топлива, нефти, воды и газа, некоторых строительных материалов, химических веществ, а также пищевых продуктов. Многие не знают, как рассчитать объем емкости, ведь они могут иметь различную геометрическую форму:

• Конуса;
• Цилиндра;
• Сферы;
• Прямоугольного параллелепипеда.

В нашей статье ознакомимся с нюансами расчёта для конкретных геометрических тел.

Как узнать объём прямоугольной тары

В сфере строительства все показатели объёма приведены к конкретным величинам. Расчёты могут проводиться в литрах или дм 3 , но чаще всего для определения количества того или иного материала используются кубические метры. Как рассчитать кубатуру самых простых прямоугольных ёмкостей опишем дальше на конкретном примере.

Для работы нам понадобится тара, строительная рулетка и блокнот с ручкой или карандашом для проведения вычислений. Из курса геометрии известно, что объём подобных тел вычисляется умножением длины, ширины и высоты изделия. Формула расчётов сводится к следующему

V=a*b*c , где a, b и с – стороны тары.

Например, длина нашего изделия равняется 150 сантиметрам, ширина 80 сантиметрам, высота 50 сантиметров. Для правильного подсчёта кубатуры указанные величины переводим в метры и проводим необходимые расчёты V=1,5*0,8*0,5=0,6м3.

Как определить объём сферического изделия

Сферические изделия встречаются в нашей жизни почти каждый день. Это может быть элемент подшипника, футбольный мяч или пишущая часть шариковой ручки. В некоторых случаях нам необходимо узнать, как рассчитать кубатуру сферы для определения количества жидкости в ней.

Как утверждают эксперты, для вычисления объёма этой фигуры используется формула V=4/3ԉr3 , где:

• V – подсчитываемый объём детали;
• R- радиус сферы;
• ԉ - постоянная величина, которая равняется 3,14.

Для проведения необходимых вычислений нам нужно взять рулетку, зафиксировать начало измерительной шкалы и провести замер, причём лента рулетки должна проходить по экваторe шара. После этого узнают диаметр детали, поделив размер на число ԉ.

А теперь ознакомимся с конкретным примером вычисления для сферы, если её длина по окружности равняется 2,5 метрам. Сначала определим диаметр 2,5/3,14=0,8 метра. Теперь подставляем это значение в формулу:

V= (4*3,14*0,8³)/3=2,14м³

Как вычислить объём цистерны выполненной в виде цилиндра

Подобные геометрические фигуры используются для хранения пищевых продуктов, транспортирования топлива и других целей. Многие не знают, как рассчитать объем воды, но основные нюансы такого процесса опишем дальше в нашей статье.

Высоту жидкости в цилиндрической ёмкости определяют по специальному устройству метрштоку. В данном случае емкость цистерны вычисляется по специальным таблицам. Изделия со специальными таблицами измерения объёма в жизни встречаются редко, поэтому подойдём к решению проблемы другим путём и опишем, как рассчитать объём цилиндра по специальной формуле - V=S*L, где

• V- объём геометрического тела;
• S – площадь сечения изделия в конкретных единицах измерения (м³);
• L – длина цистерны.

Показатель L можно измерить при помощи всё той же рулетки, но площадь сечения цилиндра придётся считать. Показатель S вычисляют по формуле S=3,14*d*d/4, где d – диаметр окружности цилиндра.

А теперь ознакомимся с конкретным примером. Допустим, длина нашей цистерны имеет значение 5 метров, её диаметр 2,8 метра. Сначала вычислим площадь сечения геометрической фигуры S= 3,14*2,8*2,8/4=6,15м. А теперь можно приступать к вычислению объёма цистерны 6,15*5= 30,75 м³.