什麼是截面積?
截面積(橫斷面積)指的是當你沿著垂直於物體長度的方向把它切開時,所得到的那個二維平面圖形的面積。它在工程、流體流動、結構設計與物理計算中都扮演關鍵角色——例如用來推算應力(力÷面積)、流量,或是管壁中所含的材料量。本計算器涵蓋三種常見的截面形狀:實心圓形、矩形,以及中空管壁(環形)。
使用方法
先選擇形狀,再輸入對應的尺寸。若是圓形,輸入半徑即可;若是矩形,請輸入寬度與高度;若是管壁,則需輸入外半徑與內半徑。計算結果以「平方單位」呈現——你輸入的長度單位是什麼(mm、cm、m、in),面積就會以該單位的平方為單位。
公式詳解
圓形面積為 \( A = \pi r^{2} \),其中 \( r \) 為半徑。矩形則更簡單,$$ A = \text{寬} \times \text{高} $$ 管壁的截面是一個環形(annulus):先算出整個外圓的面積,再扣掉中空的內圓面積,即 $$ A = \pi \left( r_{out}^{2} - r_{in}^{2} \right) $$ 要構成有效的管壁,內半徑必須小於外半徑。
實際範例
假設有一根管子,外半徑為 6、內半徑為 4,則 $$ A = \pi(6^{2} - 4^{2}) = \pi(36 - 16) = \pi \times 20 \approx 62.83 \text{ 平方單位} $$ 這就是管壁金屬部分的截面積——在估算重量與用料時相當實用。
常見問題
它使用什麼單位?任何一致的長度單位皆可,計算結果即為該單位的平方。
可以用直徑來求面積嗎?可以,先把直徑除以 2 換算成半徑即可。
為什麼管壁要相減?因為管子是中空的,它的截面只有材料構成的那一圈環形,並不包含中間空心的孔洞。