このツールでできること
このツールでは、よく使われる11種類の立体図形の体積を計算できます。対応しているのは、カプセル・円錐・円錐台・立方体・円柱・半球・四角錐(正四角錐)・直方体・球・球冠・三角柱です。図形を選び、長さの単位を指定して必要な寸法を入力すると、その単位の3乗(たとえば cm³ や ft³)で体積 \(V\) が表示されます。
使い方
まず「体積を計算する立体」のドロップダウンから図形を選びます。次に長さの単位を選択してください(すべての寸法は同じ単位で入力する必要があります)。あとは、選んだ図形に必要な項目だけを入力します。たとえば円柱なら半径 \(r\) と高さ \(h\)、立方体なら一辺 \(a\) だけ、球なら半径 \(r\) だけです。すべての寸法が同じ単位なので、体積はそのまま単位の3乗で求められます。
計算に使う公式
各立体は標準的な幾何学の公式で計算します。代表的なものを挙げると次のとおりです。球:\(V = \tfrac{4}{3}\pi r^3\)/円錐:\(V = \tfrac{1}{3}\pi r^2 h\)/円柱:\(V = \pi r^2 h\)/立方体:\(V = a^3\)/直方体:\(V = l\cdot w\cdot h\)/四角錐:\(V = \tfrac{1}{3}a^2 h\)/カプセル:\(V = \pi r^2 a + \tfrac{4}{3}\pi r^3\)/円錐台:\(V = \tfrac{1}{3}\pi h(r^2 + rR + R^2)\)/球冠:\(V = \tfrac{1}{6}\pi h(3a^2 + h^2)\)/三角柱:\(V = \tfrac{1}{2}\cdot 底辺\cdot 三角形の高さ\cdot 柱の長さ\)。なお円周率 \(\pi\) は Math.PI の値を使用しています。
計算例
初期設定の四角錐で、底辺 \(a = 4\) in、高さ \(h = 3\) in の場合を考えます。$$V = \tfrac{1}{3}\times a^2 \times h = \tfrac{1}{3}\times 16 \times 3 = 16 \text{ in}^3$$ となります。もう一つの例として、半径 \(r = 5\) cm、高さ \(h = 10\) cm の円柱では、$$V = \pi \times 25 \times 10 = 785.398 \text{ cm}^3$$ になります。
よくある質問
単位によって公式は変わりますか? いいえ、変わりません。体積は単位の倍率の3乗で変化するため、すべての寸法を同じ単位で入力していれば、答えはそのまま単位の3乗で得られます。
円錐台とは何ですか? 円錐の先端を底面と平行に切り落とした立体です。上面に小さい半径 \(r\)、底面に大きい半径 \(R\) が残った形になります。
なぜ寸法は正の値でなければならないのですか? 長さが0以下の立体には物理的に意味のある体積が存在しないため、すべての寸法は0より大きい値にする必要があります。