什麼是管(空心圓柱)?
管,也就是空心圓柱,是一種中心貫穿著圓柱形孔洞的圓柱體——常見的像是水管、墊圈或套筒都屬於這一類。它由三個尺寸來描述:外半徑 R、內半徑 r,以及高度(或長度)h。本計算器會算出構成管壁的實體材料體積,並額外提供幾項實用的衍生數據。
如何使用本計算器
請輸入外半徑、內半徑與高度,三者務必使用相同的長度單位(例如全部用公分,或全部用英吋)。計算結果會以該單位的立方值呈現。要構成一個合理的管,內半徑必須小於外半徑。
公式說明
體積等於環形橫截面的面積乘以高度。橫截面就是大圓面積減去孔洞面積:\(\pi(\text{R}^{2} - \text{r}^{2})\)。再乘上高度,即可得到體積:
$$V = \pi \left( \text{R}^{2} - \text{r}^{2} \right) \text{h}$$
側面積則由外壁與內壁合計而成:\(A = 2\pi(\text{R} + \text{r})\text{h}\);而管壁厚度更簡單,就是 \(\text{R} - \text{r}\)。
實際範例
假設一根水管的外半徑為 5 公分、內半徑為 3 公分、長度為 10 公分。則 \(\text{R}^{2} - \text{r}^{2} = 25 - 9 = 16\),因此 \(V = \pi \times 16 \times 10 \approx 502.65\) 立方公分。管壁厚度則為 \(5 - 3 = 2\) 公分。
常見問題
可以直接用直徑而不用半徑嗎?不行——請先換算,把每個直徑除以 2,因為半徑 = 直徑 ÷ 2。
如果我想算重量呢?把體積乘上材料密度即可(質量 = 體積 × 密度),記得單位要保持一致。
這個工具能算實心圓柱嗎?可以——把內半徑設為 0,就會得到標準的圓柱體積公式 \(V = \pi \text{R}^{2} \text{h}\)。