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輸入計算

數學公式

Show calculation steps (1)
  1. Capsule Surface Area

    Capsule Surface Area: 膠囊體積計算器

    r = Radius, a = Cylinder length

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結果

膠囊體積
1,309
立方單位
表面積 628.32 square units

什麼是膠囊形(Capsule)?

膠囊形(又稱旋轉體育場形,stadium of revolution,或旋轉圓角矩形 discorectangle of revolution)是一種立體形狀,由一段圓柱與兩端各一個半球組成。常見的例子包括藥用膠囊、瓦斯桶(液化石油氣鋼瓶)或壓力容器,外觀都屬於這種形狀。本計算器只需兩項數據,就能同時算出膠囊的體積表面積:半球(與圓柱)的半徑 \(r\),以及中間圓柱段的長度 \(a\)。

膠囊的橫截面,顯示兩個半球形端透過一個圓柱連接,並標註半徑 r 與圓柱長度 a
膠囊是一個長度為 a 的圓柱,兩端各加上一個半徑為 r 的半球。

如何使用本計算器

請以相同單位輸入半徑 \(r\) 與圓柱長度 \(a\)(例如公釐、公分或英吋)。計算器會回傳以立方單位表示的體積,以及以平方單位表示的表面積。請特別留意:\(a\) 只是中間圓柱段的長度,膠囊由一端到另一端的總長度應為 \(a + 2r\)。

公式解析

膠囊形可視為一段圓柱加上兩個半球(兩個半球合起來剛好是一顆完整的球):

體積:

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

(圓柱)+(球)。

表面積:

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

(圓柱側面)+(球面)。

注意:兩端的平面圓形並不計入面積,因為它們已被兩個半球蓋住。

將膠囊拆分為一個完整的球(兩個半球)加一個中間圓柱,以展示體積公式的構成
體積 = 球(兩個半球)+ 圓柱。

範例計算

假設 \(r = 5\)、\(a = 10\)。體積:

$$V = \pi \cdot 25 \cdot \left(\tfrac{20}{3} + 10\right) = \pi \cdot 25 \cdot 16.6667 \approx 1308.997 \text{ 立方單位}$$

表面積:

$$S = 2\pi \cdot 5 \cdot (10 + 10) = 2\pi \cdot 5 \cdot 20 = 200\pi \approx 628.319 \text{ 平方單位}$$

常見問題(FAQ)

「\(a\)」是不是總長度?不是。\(a\) 只代表中間圓柱段的長度,總長度應為 \(a + 2r\)。

如果 \(a = 0\) 會怎樣?此時膠囊就退化成一顆球,公式也簡化為 \(V = \tfrac{4}{3}\pi r^3\)、\(S = 4\pi r^2\)。

使用哪種單位?任何單位皆可,只要前後一致即可——結果會自動以你輸入單位的立方與平方形式呈現。

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