science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe de capaciteit van een cilinder te berekenen

Of het nu gaat om een ​​watertank, een verfblik of een reageerbuis, elke cilindrische container heeft twee gemeenschappelijke kenmerken. Het heeft een cirkelvormige doorsnede en een bepaalde verlenging in de ruimte, de lengte of hoogte genoemd. Als je de capaciteit van de cilinder wilt weten, en die is hoeveel hij bevat, bereken je in feite het volume. Daar is een eenvoudige formule voor, maar er is een vangst. Je moet ook rekening houden met de dikte van de containermuren. In de meeste gevallen is deze hoeveelheid verwaarloosbaar, maar niet altijd. Nog iets: capaciteit wordt meestal gemeten in liters of liters, dus als u die eenheden wilt, moet u kubieke voet, inches of metrische eenheden converteren.

TL; DR (te lang; niet t Lezen)

Bereken het volume met V = πr 2h of V = (πd 2h) /4. Omdat de capaciteit verschilt van het externe volume, moet u de binnenmaten meten als de cilinder dikke wanden heeft.

Volume en capaciteit

De woorden 'volume' en 'capaciteit' worden vaak door elkaar gebruikt , maar ze bedoelen verschillende dingen. Het volume van een cilinder is gelijk aan de hoeveelheid ruimte die het inneemt, en je kunt het meten door het onder te dompelen in water en de hoeveelheid verplaatst water te meten. De capaciteit verwijst daarentegen naar de hoeveelheid vloeistof of vaste stof die de cilinder kan bevatten. Als u een cilinder met dikke muren heeft, kan de capaciteit ervan aanzienlijk verschillen van het volume.

Het berekenen van het volume van een cilinder

De formule voor het berekenen van het volume van een cilinder met straal r en hoogte h is:

V = πr 2h.

In de praktijk is het moeilijk om de straal te meten, omdat je om dit te doen, het midden van de monding van de cilinder moet bepalen. Het is veel eenvoudiger om de diameter te meten, de maximale afstand tussen de muren. Aangezien de straal gelijk is aan de helft van de diameter (d = 2r), wordt de volumeformule uitgedrukt in diameter:

V = π • (d /2) 2 • h.

Dit vereenvoudigt tot:

V = (πd 2h) /4.

Als de wanden verwaarloosbaar dun zijn, is het volume gelijk aan de capaciteit, maar als de wanden dik zijn, is de capaciteit kleiner dan volume. Om ervoor te zorgen dat u de capaciteit en niet het volume berekent, moet u de binnenradius van de cilinder meten en moet u de lengte meten vanaf de binnenzijde tot de cilindermond.

Conversie naar gallons of liters

Als u uw maten in inches meet, is uw resultaat in kubieke inch. Evenzo, meet in voeten en krijg je de capaciteit in kubieke voet, of meet in centimeters of meters en krijg je het resultaat respectievelijk in kubieke centimeters of kubieke meters. In alle gevallen heeft u een conversiefactor nodig om het resultaat in liters of liters weer te geven:

  • 1 kubieke inch = 0,004329 US gallons

  • 1 cubic inch = 0,000579 kubieke voet

  • 1 kubieke voet = 7.4813 US gallons

  • 1 kubieke centimeter (1 milliliter) = 0.000264 US gallons

  • 1 kubieke meter = 264 US gallons

  • 1 liter = 0.264201 US gallons; 1 Amerikaanse gallon = 3,79 liter

  • 1 Engelse gallon = 1,2 Amerikaanse gallons; 1 U.S. gallon = 0.832701 imperial gallons


    Voorbeeld

    Een cilindrische watertank van beton heeft 3-inch wanden en een basis van 3 inch. De buitenmaten zijn: diameter = 8 voet; hoogte = 5 voet. Wat is de capaciteit?

    De wanden van deze cilinder zijn niet verwaarloosbaar dun, dus je hebt de metingen aan de binnenkant nodig. Omdat je de wanddikte kent, kun je ze berekenen. Trek tweemaal de wanddikte (6 inches) af van de gegeven uitwendige diameter om de binnendiameter te verkrijgen (8 feet = 96 inches; 96 - 6 = 90 inches binnendiameter). Om de binnenhoogte te krijgen, moet je de dikte van de onderkant (3 inch) aftrekken van de opgegeven hoogte (5 feet = 60 inch; 60 - 3 = 57 inches inside height).

    Gebruik van de formule V = (πd 2h) /4, krijg je:

    V = [π (90) 2 • 57] ÷ 4

    V = [π (8100) • 57] ÷ 4

    V = [π (461.700)] ÷ 4

    V = 362.618.33 kubieke inch, of 209.74 kubieke voet, 1.569.77 US gallons, 1.307,15 imperiale gallons of 5.949,43 liter.