Производство по чертежам Подбор аналогов Цены производителя Оригинальная продукция в короткие сроки
INNERпроизводство и поставка промышленных комплектующих и оборудования
Бесплатно Личный кабинет — избранное и расчёты ★ Регистрация →
Новинка Симуляторы и тренажёры — ЧПУ, допуски, ПИД Попробовать →
Правовая информация →

INNER
Контакты

Калькулятор объема и площади конуса - формула, усеченный, боковая

Калькулятор объёма и площади конуса
Калькулятор объёма и площади конуса
Расчёт обычного и усечённого конуса: объём в м³, литрах, см³ и мл, площади поверхности, масса по плотности материала.
Параметры
Радиус основания ?Радиус (r) или диаметр (d) основания конуса. Переключите кнопкой, если в задаче дан диаметр.
Допустимы значения больше 0
Высота конуса ?Высота (h) от центра основания до вершины — или образующая (l), если в задаче дана она. Переключите кнопкой.
Допустимы значения больше 0
Радиус нижнего основания ?Радиус большего (нижнего) основания r₁. Можно ввести диаметр, переключив на d.
Допустимы значения больше 0
Радиус верхнего основания ?Радиус меньшего (верхнего) основания r₂. Должен быть меньше нижнего.
Должен быть меньше нижнего основания
Высота конуса ?Высота усечённого конуса — расстояние между основаниями.
Допустимы значения больше 0
Материал (необязательно)
Плотность ?Типичные значения: вода — 1000, лёд — 920, песок — 1600, бетон — 2400, сталь — 7850 кг/м³.
кг/м³
Заполните для расчёта массы конуса
Вывод
Знаков после запятой
Формула объёма конуса
V = ⅓ · π · r² · h
где V — объём, r — радиус основания, h — высота
Связанные калькуляторы
Объём и площадь цилиндраСплошной и полый цилиндр (труба), масса по плотности Объём и площадь шараОбъём, поверхность и нахождение радиуса шара
Объём конуса
1,571 л
= 0,00157 м³ = 1570,796 см³
Параметры расчёта
Объём в разных единицах
Кубические метры
Литры (дм³)
Кубические сантиметры
Миллилитры
Площадь поверхности
Обратный расчёт — независим от полей выше
Объём V
Радиус r
Высота h
h = 3V / (π · r²)
Масса
Масса конуса кг

Калькулятор считает объём и площади поверхности прямого кругового конуса — обычного и усечённого. Размеры принимаются в мм, см и м (единицы у каждого поля независимы), результат выводится в м³, литрах, см³ и мл; при заданной плотности материала считается масса. Ниже — все используемые формулы с пояснениями, вывод величин и сквозной численный пример.

Обозначения и связь величин

ВеличинаОбозначениеСвязь
Радиус основанияrr = d / 2
Высота (по оси)hh = √(l² − r²)
Образующая (наклонная сторона)ll = √(r² + h²)
Площадь основанияSS = π·r²

Высота измеряется строго по оси — от центра основания до вершины. Образующая — это длина боковой стороны от кромки основания до вершины; в чертежах и заводских спецификациях часто указывают именно её. Все три величины связаны теоремой Пифагора, поэтому калькулятору достаточно любых двух: переключатель h/l у поля высоты позволяет вводить то, что есть на чертеже, а r/d — радиус или диаметр.

Объём конуса: формула и откуда берётся 1/3

V = ⅓ · π · r² · h   =   ⅓ · S · h   =   π · d² · h / 12

Конус — тело вращения, поэтому его объём строго выводится интегрированием: разрезаем тело на тонкие диски перпендикулярно оси. На расстоянии x от вершины радиус диска равен r·x/h, и сумма объёмов дисков даёт V = π∫(r·x/h)² dx от 0 до h = ⅓·π·r²·h. Коэффициент 1/3 — не приближение, а точный результат: конус занимает ровно треть описанного вокруг него цилиндра. Для проверки: цилиндр с r = 10 см и h = 15 см вмещает 4,712 л, конус тех же размеров — 1,571 л.

Если вместо высоты известна образующая, она сначала пересчитывается: при l = 13 см и r = 5 см высота h = √(169 − 25) = 12 см, объём ⅓ · π · 25 · 12 = 314,16 см³. Этот шаг калькулятор показывает в «Ходе расчёта» отдельной строкой.

Площади поверхности и развёртка

Sосн = π·r²   Sбок = π·r·l   Sполн = π·r·(r + l)

Боковая поверхность нужна не только в задачах: это расход листа при изготовлении конуса, площадь окраски или теплоизоляции. Развёртка боковой поверхности — круговой сектор радиусом l с центральным углом φ = 360° · r / l. Например, для конуса r = 10 см, h = 15 см образующая l = 18,03 см, угол развёртки 199,7° — этот сектор и размечается на листе перед вальцовкой.

Объём усечённого конуса

V = ⅓ · π · h · (r₁² + r₁·r₂ + r₂²)   l = √((r₁ − r₂)² + h²)   Sбок = π · (r₁ + r₂) · l

Форма переходников, бункерных течек, обечаек и редукционных вставок. Здесь r₁ — нижний (больший) радиус, r₂ — верхний. Помимо объёма, калькулятор восстанавливает исходный полный конус: его высота H = h · r₁ / (r₁ − r₂), что нужно для построения развёртки усечённой обечайки, и показывает объём срезанной верхушки — он пригодится, если деталь получена отрезанием.

Переходник r₁ = 15 см, r₂ = 8 см, h = 20 см: объём 8566,1 см³ ≈ 8,566 л; образующая l = 21,19 см; боковая поверхность 0,1531 м². Полный конус имел бы высоту 42,857 см, срезанная верхушка — 1,532 л.

Объём конуса: найти высоту и радиус по вместимости

Проектная задача обычно обратная: вместимость задана, найти габарит. Из основной формулы:

h = 3V / (π·r²)    r = √( 3V / (π·h) )

Пример: коническая ёмкость на 50 л при радиусе 20 см потребует высоты h = 3 · 0,05 / (π · 0,04) ≈ 1,194 м. В правой колонке калькулятора этот режим вынесен в отдельный блок «Обратный расчёт», независимый от основных полей.

Объём жидкости в конусе при частичном заполнении

Объём жидкости в конусе непропорционален уровню. Для сосуда вершиной вниз (воронка, мерная ёмкость, бункерная течка) заполнение до высоты x от вершины даёт долю (x/h)³ полного объёма; для сосуда вершиной вверх считается дополнение — V − V·((h − x)/h)³. Куб в формуле даёт контринтуитивные цифры, поэтому полезно держать перед глазами таблицу:

Уровень от вершины, % высотыДоля объёма (вершиной вниз)
25%1,56%
50%12,5%
75%42,2%
90%72,9%

Практическое следствие: воронка, заполненная «наполовину по высоте», содержит лишь восьмую часть номинала, а последние 10% высоты вмещают более четверти всего объёма. Это критично при дозировании и при оценке остатка сыпучего материала в бункере.

Масса изделия

Масса сплошного конуса — это m = ρ·V. Поле «Плотность» в калькуляторе принимает любое значение в кг/м³; типовые справочные величины:

МатериалПлотность, кг/м³Масса конуса r = 10 см, h = 15 см
Сталь785012,33 кг
Алюминиевые сплавы27004,24 кг
Бетон24003,77 кг
Вода10001,57 кг

Для тонкостенной оболочки (бак, воронка из листа) формула другая: масса ≈ площадь поверхности × толщина листа × плотность. Объём же продукта внутри считается по внутренним размерам.

Сквозной пример: приёмная воронка

Дано: воронка вершиной вниз, диаметр 600 мм, глубина 900 мм, сталь 2 мм. Найти вместимость и расход металла.

1. Перевод: r = 0,3 м; h = 0,9 м.
2. Вместимость: V = ⅓ · π · 0,3² · 0,9 = 0,08482 м³ = 84,8 л.
3. Образующая: l = √(0,09 + 0,81) = 0,9487 м.
4. Боковая поверхность: π · 0,3 · 0,9487 = 0,894 м²; угол развёртки 360° · 0,3 / 0,9487 = 113,8°.
5. Расход стали 2 мм на обечайку: 0,894 · 0,002 · 7850 ≈ 14,0 кг (без фланцев и припусков на швы).

Те же пять шагов калькулятор выполняет автоматически — блок «Ход расчёта» под результатами раскрывает их с вашими числами.

Связанные тела

В «Связанных объёмах» выводятся четыре контрольные величины: цилиндр с теми же r и h (ровно 3V — удобная проверка), шар радиуса r, шар, вписанный в конус (радиус ρ = r·h / (l + r)), и шар, описанный около конуса (R = (r² + h²) / 2h). Для конуса 10 × 15 см это 4,712 л, 4,189 л, 0,642 л и 5,326 л соответственно — быстрый способ проверить порядок величин в собственном расчёте.

Замечание о терминологии

У основания, сечений и поверхностей конуса объёма нет — это плоские фигуры и поверхности, у них считается площадь. Осевое сечение, например, — равнобедренный треугольник площадью r·h. Если в техзадании встретился «объём основания», уточняйте: почти всегда имеется в виду либо площадь основания, либо объём всего тела.

Вопросы и ответы

Как посчитать объём, если известен только диаметр? Радиус — половина диаметра, поэтому формула сворачивается в V = π · d² · h / 12. Для d = 30 см и h = 40 см: V = π · 0,3² · 0,4 / 12 = 0,00942 м³ ≈ 9,42 л. В калькуляторе достаточно переключить поле на «d» — деление выполнится автоматически.

На чертеже дана образующая, а не высота. Что вводить? Переключите поле высоты в режим «l» — высота восстановится как h = √(l² − r²). Контроль корректности: образующая обязана быть больше радиуса, иначе такого конуса не существует, и калькулятор сообщит об ошибке вместо неверного результата.

Как определить вместимость бункера с конической нижней частью? Составное тело считается по частям: цилиндрическая обечайка — отдельно (есть связанный калькулятор цилиндра), коническая течка — отдельно, как усечённый конус с верхним радиусом обечайки и нижним радиусом выпускного отверстия. Сумма даёт полную вместимость.

Как оценить остаток сыпучего материала в бункере по уровню? Для конической части вершиной вниз доля объёма равна кубу относительного уровня: материал стоит на 30% высоты течки — это всего 0,3³ = 2,7% её объёма. Таблица соответствий приведена в разделе о частичном заполнении.

Как построить развёртку для изготовления из листа? Развёртка боковой поверхности — сектор радиусом l с углом φ = 360° · r / l. Для усечённой обечайки развёртка — кольцевой сектор: внешний радиус равен образующей полного конуса, внутренний — образующей срезанной верхушки; высоту полного конуса H калькулятор выводит в режиме усечённого именно для этого построения.

Почему расчётная масса не совпала с весом готовой детали? Калькулятор считает сплошное тело: m = ρ·V. Если деталь — оболочка из листа, масса оценивается иначе: площадь поверхности × толщина × плотность, плюс фланцы, припуски на швы и крепёж. Для отливок добавляются литейные уклоны и допуски на механообработку.

Известен угол при вершине — как найти объём? Если полный угол при вершине равен 2α, то r = h · tg(α), и V = ⅓ · π · h³ · tg²(α). Пример: угол 60° (α = 30°), h = 10 см → r = 5,774 см, V ≈ 349,1 см³. Введите вычисленный радиус в калькулятор и сверьте ход расчёта.

Расчёты выполняются для идеальной геометрической фигуры и носят справочный характер. Для ответственных инженерных решений сверяйтесь с нормативной документацией и учитывайте допуски, толщину стенок и технологические факторы.
Источники и литература:
  • Выгодский М. Я. Справочник по элементарной математике. — М.: АСТ, 2006.
  • Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. — СПб.: Лань, 2010.
  • Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 1984.
  • Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 1. — М.: Машиностроение, 2006.
  • ГОСТ 8.417-2002. Единицы величин.

Заказать товар

ООО «Иннер Инжиниринг»