Цилиндр

У этого термина существуют и другие значения, см. Цилиндр (значения).

Цили́ндр (др.-греч. κύλινδρος — валик, каток) — геометрическое тело, ограниченное цилиндрической поверхностью и двумя параллельными плоскостями, пересекающими её.

Прямой круговой цилиндр. Здание Планетария Тихо Браге, Копенгаген, его крыша является примером цилиндрического сечения

Содержание

Связанные определения

  • Цилиндрическая поверхность — поверхность, образуемая однопараметрическим семейством параллельных прямых (называемых образующими) и проходящими через точки некоторой кривой (называемой направляющей).
  • Плоские фигуры, образованные пересечением цилиндрической поверхности с двумя параллельными плоскостями, называются основаниями цилиндра.
  • Цилиндрическая поверхность между плоскостями оснований называется боковой поверхностью цилиндра.
  • Если плоскость основания параллельна плоскости направляющей, то граница основания будет по форме совпадать с направляющей кривой.

Типы

В большинстве случаев под цилиндром подразумевается прямой круговой цилиндр, у которого направляющая — окружность и основания перпендикулярны образующей.У такого цилиндра имеется ось симметрии.

Другие виды цилиндра — (по наклону образующей) косой или наклонный (если образующая касается основания не под прямым углом);(по форме основания) эллиптический, гиперболический, параболический.

Призма также является разновидностью цилиндра — с основанием в виде многоугольника.

  Сечения (сечение плоскостью).  Результат пересечения цилиндров.

Площадь поверхности цилиндра

Площадь боковой поверхности

  К вычислению площади боковой поверхности цилиндра.

Площадь боковой поверхности цилиндра равна длине образующей, умноженной на периметр сечения цилиндра плоскостью, перпендикулярной образующей.

Площадь боковой поверхности прямого цилиндра вычисляется по его развёртке. Развёртка цилиндра представляет собой прямоугольник с высотой h{displaystyle h}

  и длиной P{displaystyle P} , равной периметру основания. Следовательно, площадь боковой поверхности цилиндра равна площади его развёртки и вычисляется по формуле:

Sb=Ph{displaystyle S_{b}=Ph} 

В частности, для прямого кругового цилиндра:

P=2πR{displaystyle P=2pi R} , и Sb=2πRh{displaystyle S_{b}=2pi Rh} , здесь и далее R{displaystyle R}  — радиус основания цилиндра.

Для наклонного цилиндра площадь боковой поверхности равна длине образующей, умноженной на периметр сечения, перпендикулярного образующей:

Sb=P⊥h{displaystyle S_{b}=P_{perp }h} 

Простой формулы, выражающей площадь боковой поверхности косого цилиндра через параметры основания и высоту, в отличие от объёма не существует. Для наклонного кругового цилиндра можно воспользоваться приближёнными формулами для периметра эллипса, а затем умножить полученное значение на длину образующей.

Площадь полной поверхности

Площадь полной поверхности цилиндра равна сумме площадей его боковой поверхности и его оснований.

Для прямого кругового цилиндра:Sp=2πRh+2πR2=2πR(h+R){displaystyle S_{p}=2pi Rh+2pi R^{2}=2pi R(h+R)}

 

Объём цилиндра

  Штаб-квартира BMW («4 цилиндра»[1]) в Мюнхене.

Для наклонного цилиндра существуют две формулы:

  • Объём равен длине образующей, умноженной на площадь сечения цилиндра плоскостью, перпендикулярной образующей.
    V=S⊥l{displaystyle V=S_{perp }l} ,
  • Объём равен площади основания, умноженной на высоту (расстояние между плоскостями, в которых лежат основания):
    V=Sh=Slsin⁡φ{displaystyle V=Sh=Slsin {varphi }} ,
где l{displaystyle l}  — длина образующей, а φ{displaystyle varphi }  — угол между образующей и плоскостью основания. Для прямого цилиндра h=l{displaystyle h=l} .

Для прямого цилиндра sin⁡φ=1{displaystyle sin {varphi }=1}

 , l=h{displaystyle l=h}  и S⊥=S{displaystyle S_{perp }=S} , и объём равен:

  • V=Sl=Sh{displaystyle V=Sl=Sh} 

Для кругового цилиндра:

V=πR2h=πd24h{displaystyle V=pi R^{2}h=pi {frac {d^{2}}{4}}h}

 ,

где d — диаметр основания.

Примечания

  1. 40 лет «4 цилиндрам» — главному офису BMW в Мюнхене Архивировано 23 ноября 2015 года.  (рус.) на официальном сайте BMW, 26 июля 2013

В родственных проектах