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計算を入力してください

公式

Show calculation steps (1)
  1. Capsule Surface Area

    Capsule Surface Area: カプセル計算ツール

    r = Radius, a = Cylinder length

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結果

カプセルの体積
1,309
立方単位
表面積 628.32 square units

カプセルとは?

カプセル(回転スタジアム、または回転ディスコレクタングルとも呼ばれます)とは、円筒の両端に半球のキャップを付けた立体形状のことです。薬のカプセル錠、プロパンガスのボンベ、圧力容器などがこの形にあたります。本ツールでは、2つの寸法——半球(および円筒)の半径 \(r\) と、まっすぐな円筒部分の長さ \(a\)——を入力するだけで、カプセルの体積表面積の両方を計算できます。

カプセルの断面図。2つの半球状の端が円柱でつながれ、半径 r と円柱の長さ a が示されている
カプセルは、長さ \(a\) の円柱の両端を半径 \(r\) の半球でふさいだ形です。

使い方

半径 \(r\) と円筒部の長さ \(a\) を、同じ単位(例:ミリメートル、センチメートル、インチなど)で入力してください。体積は入力単位の3乗、表面積は入力単位の2乗で表示されます。ここで \(a\) は中央の円筒部分のみの長さである点にご注意ください。カプセル全体の端から端までの長さは \(a + 2r\) となります。

計算式の解説

カプセルは、1つの円筒と2つの半球(合わせると1つの完全な球になります)を足し合わせた形です。

体積:

$$V = \pi r^2 a + \tfrac{4}{3}\pi r^3 = \pi r^2 \left(\tfrac{4}{3}r + a\right)$$

(円筒部)+(球)

表面積:

$$S = 2\pi r a + 4\pi r^2 = 2\pi r (2r + a)$$

(円筒の側面)+(球)

両端の平らな円形部分は半球のキャップで覆われているため、表面積には含めません。

体積の公式の成り立ちを示すため、カプセルを1つの完全な球(2つの半球)と中央の円柱に分けた図
体積 = 球(2つの半球)+ 円柱。

計算例

\(r = 5\)、\(a = 10\) の場合を考えてみましょう。体積 $$V = \pi \cdot 25 \cdot \left(\tfrac{20}{3} + 10\right) = \pi \cdot 25 \cdot 16.6667 \approx 1308.997$$(立方単位)。表面積 $$S = 2\pi \cdot 5 \cdot (10 + 10) = 2\pi \cdot 5 \cdot 20 = 200\pi \approx 628.319$$(平方単位)となります。

よくある質問

\(a\) は全長のことですか? いいえ。\(a\) は円筒部分のみの長さです。全長は \(a + 2r\) で求められます。

\(a = 0\) のときはどうなりますか? カプセルは球になり、計算式は \(V = \tfrac{4}{3}\pi r^3\)、\(S = 4\pi r^2\) に簡略化されます。

使用できる単位は? 単位が統一されていれば何でも構いません。結果は入力した単位の3乗(体積)と2乗(表面積)で表示されるだけです。

最終更新: