球體計算機:體積、表面積與直徑
由半徑計算球體的體積、表面積、直徑與周長。
計算球體尺寸
輸入球體半徑,求出主要幾何量。
關於球體計算
球面是三維空間中,到某個中心點距離相同的所有點所形成的集合。這個共同距離稱為半徑,決定球體的其他所有幾何量。圓是平面圖形,而球體包圍一定體積,並具有彎曲的二維表面。本計算機使用一個半徑,求出直徑、大圓周長、表面積與體積。
直徑通過球心,連接球面上相對的兩點,因此等於半徑的兩倍。大圓是球面上可畫出的最大圓,其所在平面通過球心。大圓周長為 2 乘以圓周率再乘以半徑。表面積為 4 乘以圓周率再乘以半徑平方;內部體積為 4 除以 3,乘以圓周率再乘以半徑立方。這些公式說明球體變大時,各幾何量的增長比例不同。
半徑加倍時,直徑與周長也加倍,因為兩者與半徑的一次方成正比。表面積變為四倍,因為它與半徑平方成正比。體積變為八倍,因為它與半徑立方成正比。估算球形儲槽材料、比較行星大小、設計球體,或判斷容量如何隨尺寸改變時,這項差異很重要。
結果使用與輸入相同的基本單位。直徑與周長是長度量,表面積使用平方單位,體積使用立方單位。例如,以公分輸入半徑,直徑和周長會是公分、面積是平方公分、體積是立方公分。將結果帶入其他計算時,務必保留正確的單位次方。
計算機使用 JavaScript 的完整精度圓周率值,並將顯示數值四捨五入至六位小數。此精度適合教學、估算、手作及多數日常工程比較。真實物體很少是完美球體,因此測量不確定性可能比更多小數位更重要。可行時,應經過實際球心測量半徑;製造或科學工作則應採用適當公差。無論是軸承、地球儀、儲槽、氣泡或理想化天體,都適用相同的幾何關係。
球體計算範例
| 半徑 | 主要結果 | 用途 |
|---|---|---|
| 3 cm | 表面積 113.097336 cm²;體積 113.097336 cm³ | 半徑為 3 時,表面積與體積的數值相同。 |
| 5 m | 直徑 10 m;體積 523.598776 m³ | 直徑一定是半徑的兩倍。 |
| 1 in | 表面積 12.566371 in²;體積 4.18879 in³ | 單位球方便用來核對公式。 |
如何使用球體計算機
- 測量或確認球體半徑。
- 以正數輸入半徑。
- 選取「計算球體」,套用全部四個公式。
- 以正確單位解讀長度、面積與體積結果。
球體計算機常見問題
如何計算球體體積?
將半徑取立方,乘以圓周率,再乘以三分之四。結果使用立方單位,因為體積測量的是包圍的三維空間。
如何計算球體表面積?
將半徑平方,再乘以四倍圓周率。答案使用平方單位,代表整個彎曲外表面的面積。
半徑與直徑有什麼差別?
半徑由球心延伸到球面,直徑則通過球心橫跨球體。直徑恰好是半徑的兩倍。
計算機顯示的是哪一種周長?
顯示的是所在平面通過球心的大圓周長。同一球體上的所有大圓都有相同半徑與周長。
可以使用任何測量單位嗎?
可以,公式不受所選單位影響。請保持單位一致,並記得面積用平方單位、體積用立方單位。