สารานุกรมไทย สำหรับเยาวชน
เมนู 6
|
สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๖ / ปริมาตร / ปริมาตรของรูปทรงที่เกิดจากการหมุน
ปริมาตรของรูปทรงที่เกิดจากการหมุน
ปริมาตรของรูปทรงที่เกิดจากการหมุน
ปัปปุสได้สร้างทฤษฎีเพื่อใช้หาปริมาตรของรูปทรงที่เกิดจากการหมุนอีก
ซึ่งกล่าวว่า
เมื่อหมุนรูปที่อยู่ในระนาบ และมีพื้นที่แน่นอนรอบเส้นตรงคงที่ซึ่งอยู่บน
ระนาบเดียวกัน แต่เส้นตรงคงที่นี้ จะต้องไม่ตัดรูปที่ใช้หมุนเลย
ปริมาตรของรูปทรงที่ได้จากการหมุนเท่ากับผลคูณของพื้นที่ของรูปที่หมุน
และความยาว ของเส้นรอบวงกลม
ซึ่งเกิดจากจุดศูนย์ถ่วงของรูปที่หมุนนั้นหมุนไปรอบเส้นคงที่ เช่น
รูปยางในรถยนต์ที่เกิดจากการหมุนวงกลม รัศมี a หน่วย รอบเส้นตรงคงที่ L
ซึ่งห่างจากจุดศูนย์กลางเป็นระยะ b หน่วย จะได้ปริมาตรของรูปยางในรถยนต์
เท่ากับ
πa2.2πb
= 2π2 a2b (b>a)
เราอาจใช้ทฤษฎีของปัปปุสหาปริมาตรของ รูปทรงที่เกิดจากการหมุนต่างๆ
ได้ทั้งหมด เช่นเดียวกับการหาพื้นที่ผิว
|
เมื่อหมุนสี่เหลี่ยมผืนผ้ารอบแกน
ซึ่งขนานกับด้านยาว จะได้ทรงกระบอก มีความหนา
แบบท่อน้ำหรือแบบกระบอกข้าวหลาม |
การหาปริมาตรของวัตถุมีทรงนี้ อาจจะใช้หลักทางวิทยาศาสตร์ก็ได้ เช่น
หาน้ำใส่ให้เต็มภาชนะ ซึ่งจะเป็นขันหรืออ่างใบใหญ่ก็ได้
กดวัตถุที่ต้องการหาปริมาตรลงในภาชนะนั้นให้จมน้ำ หาภาชนะอื่นๆ
มารองน้ำที่ล้นออกมา แล้วนำไปตวงหาปริมาตร
ก็จะทราบปริมาตรของวัตถุนั้นทันที เพราะปริมาตรของวัตถุจะเท่ากับปริมาตรของน้ำที่ล้นออกมา วิธีการนี้เหมาะกับวัตถุทุกชนิด
ที่ไม่ละลายในน้ำ ไม่ว่าวัตถุนั้นจะมีรูปทรงอย่างไร
สำหรับปริมาตรของรูปทรงที่เกิดจากการหมุนที่ได้กล่าวมาในหัวข้อก่อนนี้
เป็นรูปทรงเรขาคณิต ซึ่งเราสามารถคำนวณหาปริมาตรได้ตามสูตร เช่น
|
|
ปริมาตรทรงกลม
= 4/3 πr3
เมื่อ r เป็นรัศมีของทรงกลม
ปริมาตรทรงกระบอกตัน = πa2h
เมื่อ a เป็นรัศมีของฐาน h เป็นความ สูงตามแนวดิ่ง
ปริมาตรทรงกรวยตัน = 1/3πr2h
เมื่อ r เป็นรัศมีของฐาน h เป็น ความสูงตามแนวดิ่ง
|
นอกจากนี้
ปริมาตรของรูปทรงที่มีผิวหน้าเป็นรูปหลายเหลี่ยมด้านเท่า
สามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้
เราอาจใช้วิชาแคลคูลัสคำนวณหาระยะทาง พื้นที่
และปริมาตรได้ เมื่อเราสามารถแทนเส้นโค้ง เส้นขอบของพื้นที่
และผิวพื้นที่ปิดล้อมรูปทรง ด้วยสมการทางพีชคณิต
และเมื่อเราใช้เครื่องมือคำนวณ เช่น คอมพิวเตอร์
มนุษย์สามารถคำนวณปริมาณต่างๆ เช่น
ระยะทางทั้งสิ้นของการเดินทางของยานอวกาศ ปริมาตรและน้ำหนักที่เกี่ยวข้อง
ได้อย่างแม่นยำที่สุด |
|