เครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน

คำนวณพื้นที่ผิวของรูปทรงที่เกิดจากการหมุน ป้อนฟังก์ชัน f(x) ใดๆ กำหนดขอบเขตการอินทิเกรตและแกนหมุน และรับวิธีทำทีละขั้นตอนพร้อมการแสดงภาพ 3D แบบโต้ตอบโดยใช้สูตรพื้นที่ผิวแบบ Disk และ Shell

ลองเลย:

ตัวอย่างเส้นโค้ง

📐 ฟังก์ชัน

f(x) — เส้นโค้งที่จะหมุน

รองรับ: x^2, sqrt(x), sin(x), cos(x), exp(x), ln(x), pi, e

📏 ขอบเขตการอินทิเกรต

ขอบเขตล่าง (a)

ขอบเขตบน (b)

🔄 แกนหมุน

⟲ แกน x y = 0 ⟳ แกน y x = 0 ↔ y = k แนวนอนกำหนดเอง ↕ x = k แนวตั้งกำหนดเอง

ค่าแกน (k)

เส้นแกนที่เส้นโค้งถูกหมุนรอบ

Embed เครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน Widget

เกี่ยวกับ เครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน

เครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน จะคำนวณพื้นที่ผิวของรูปทรง 3 มิติที่เกิดจากการหมุนเส้นโค้ง 2 มิติรอบแกน นี่เป็นแนวคิดพื้นฐานในแคลคูลัสเชิงอินทิเกรตที่มีการนำไปใช้ในด้านวิศวกรรม ฟิสิกส์ และการออกแบบ เพียงป้อนฟังก์ชันของคุณ กำหนดขอบเขตการอินทิเกรตและแกนหมุน แล้วรับคำตอบแบบทีละขั้นตอนพร้อมการแสดงภาพ 3D แบบโต้ตอบ

ความเข้าใจเกี่ยวกับพื้นผิวของการหมุน

เมื่อเส้นโค้ง $ y = f(x) $ ถูกหมุนรอบแกนหนึ่ง มันจะลากผ่านเป็นพื้นผิวในพื้นที่สามมิติ พื้นที่ผิวของทรงแข็งนี้คำนวณโดยใช้อินทิกรัลจำกัดเขตที่พิจารณาทั้งรัศมีของการหมุนและความยาวส่วนโค้งของเส้นโค้ง

⟲

การหมุนรอบแกน x

เส้นโค้งกวาดผ่านวงกลมที่มีรัศมี |f(x)| พื้นที่ผิว: $ S = 2\pi \int_a^b |f(x)|\sqrt{1+[f'(x)]^2}\,dx $

⟳

การหมุนรอบแกน y

เส้นโค้งกวาดผ่านวงกลมที่มีรัศมี |x| พื้นที่ผิว: $ S = 2\pi \int_a^b |x|\sqrt{1+[f'(x)]^2}\,dx $

↔

แกนที่กำหนดเอง (y = k)

เลื่อนรัศมีเป็น |f(x) − k| มีประโยชน์สำหรับการหมุนเส้นโค้งที่เยื้องจากแกนมาตรฐาน

📐

องค์ประกอบความยาวส่วนโค้ง

ตัวประกอบ $ ds = \sqrt{1+[f'(x)]^2}\,dx $ วัดความยาวจริงตามแนวเส้นโค้ง ไม่ใช่แค่ระยะทางแนวนอน

อธิบายสูตรพื้นที่ผิว

สูตรทั่วไปสำหรับพื้นที่ผิวของการหมุนคือ:

$$S = 2\pi \int_a^b r(x) \, ds$$

โดยที่ $ r(x) $ คือระยะห่างจากเส้นโค้งไปยังแกนหมุน และ $ ds = \sqrt{1 + [f'(x)]^2} \, dx $ คือดิฟเฟอเรนเชียลความยาวส่วนโค้ง ตัวประกอบ $ 2\pi r(x) $ แสดงถึงเส้นรอบวงของวงกลมที่ลากโดยแต่ละจุดบนเส้นโค้ง ในขณะที่ $ ds $ ช่วยให้เราวัดตามพื้นผิวเส้นโค้งจริง ไม่ใช่แค่ภาพฉายแบนๆ

ความแตกต่างที่สำคัญ: พื้นที่ผิว เทียบกับ ปริมาตรของการหมุน

คุณสมบัติ	พื้นที่ผิว	ปริมาตร
สิ่งที่ใช้วัด	พื้นที่ผิวชั้นนอก/เปลือก	พื้นที่ภายใน
ตัวประกอบสำคัญ	ความยาวส่วนโค้ง: $ \sqrt{1+[f'(x)]^2} $	ไม่มี (ตัวถูกอินทิเกรตง่ายกว่า)
สูตรแกน x	$ 2\pi\int\|f(x)\|\sqrt{1+[f']^2}\,dx $	$ \pi\int[f(x)]^2\,dx $
ความยาก	มักจะยากกว่าในการคำนวณเชิงวิเคราะห์	มักจะง่ายกว่า
การเปรียบเทียบด้วยสีทา	ปริมาณสีที่ต้องใช้ทาข้างนอก	ปริมาณน้ำที่ใช้เติมให้เต็ม

พื้นผิวของการหมุนที่พบบ่อย

พื้นผิว	เส้นโค้งที่สร้าง	พื้นที่ผิว
ทรงกลม (รัศมี r)	$ f(x) = \sqrt{r^2 - x^2} $, [−r, r]	$ 4\pi r^2 $
กรวย (รัศมี r, สูง h)	$ f(x) = \frac{r}{h}x $, [0, h]	$ \pi r\sqrt{r^2+h^2} $
ทรงกระบอก (รัศมี r, สูง h)	$ f(x) = r $, [0, h]	$ 2\pi rh $
พาราโบลอยด์	$ f(x) = x^2 $, [0, a]	$ \frac{\pi}{6}[(1+4a^2)^{3/2}-1] $
แตรของกาเบรียล (Gabriel's Horn)	$ f(x) = 1/x $, [1, ∞)	อนันต์! (แต่ปริมาตรจำกัด)

วิธีใช้งานเครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน

ป้อนฟังก์ชันของคุณ — พิมพ์ฟังก์ชันใดๆ ของ x โดยใช้สัญลักษณ์มาตรฐาน: x^2, sqrt(x), sin(x), exp(x), ln(x) หรือผสมผสานกัน
กำหนดขอบเขตการอินทิเกรต — ป้อนขอบเขตล่าง (a) และขอบเขตบน (b) สำหรับช่วง เส้นโค้งจาก x = a ถึง x = b จะถูกหมุน
เลือกแกนหมุน — เลือกแกน x, แกน y หรือแกนที่กำหนดเอง แกนจะเป็นตัวกำหนดรัศมีที่ใช้ในอินทิกรัล
คำนวณและตรวจสอบ — คลิก คำนวณ เพื่อดูพื้นที่ผิวพร้อมสูตร MathJax แบบทีละขั้นตอน การแสดงภาพโครงลวด 3D และการเปรียบเทียบระหว่างแกนหมุนทั้งสองแบบ

การประยุกต์ใช้งานในทางปฏิบัติ

การคำนวณพื้นที่ผิวของการหมุนมีความสำคัญใน:

วิศวกรรม: การกำหนดวัสดุที่จำเป็นสำหรับถังความดัน, ถังเก็บน้ำ, กรวยจมูกจรวด และใบพัดเทอร์ไบน์
การผลิต: การคำนวณปริมาณแผ่นโลหะหรือการเคลือบผิวสำหรับชิ้นส่วนที่มีความสมมาตรจากการหมุน เช่น ขวด, ชาม และโคมไฟ
สถาปัตยกรรม: การออกแบบโดม, หอหล่อเย็น และโครงสร้างแบบหมุนอื่นๆ
ฟิสิกส์: การคำนวณพื้นผิวถ่ายเทความร้อน, การคำนวณแรงต้านทาน และพื้นที่จานสายอากาศ
อุปกรณ์การแพทย์: การออกแบบรากฟันเทียม, ขดลวด และสายสวนที่มีพื้นที่ผิวที่แม่นยำ

คำถามที่พบบ่อย

พื้นผิวของการหมุนคืออะไร?

พื้นผิวของการหมุนคือพื้นผิว 3D ที่สร้างขึ้นโดยการหมุนเส้นโค้ง 2D รอบแกนคงที่ ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ ทรงกลม (การหมุนครึ่งวงกลม), กรวย (การหมุนเส้นตรง) และทอรัส (การหมุนวงกลมที่อยู่นอกแกน) พื้นที่ผิวคำนวณโดยใช้แคลคูลัสเชิงอินทิเกรต

สูตรสำหรับพื้นที่ผิวของการหมุนรอบแกน x คืออะไร?

เมื่อหมุน $ f(x) $ รอบแกน x จาก $ a $ ถึง $ b $ พื้นที่ผิวคือ $ S = 2\pi \int_a^b |f(x)| \sqrt{1 + [f'(x)]^2} \, dx $ ตัวประกอบ $ \sqrt{1 + [f'(x)]^2} $ คือองค์ประกอบความยาวส่วนโค้ง $ ds $ ซึ่งคิดตามความชันของเส้นโค้ง

ความแตกต่างระหว่างพื้นที่ผิวและปริมาตรของการหมุนคืออะไร?

ปริมาตรของการหมุนจะวัดพื้นที่ภายในของทรงแข็งที่สร้างขึ้นจากการหมุน ในขณะที่พื้นที่ผิวจะวัดผิวชั้นนอก ปริมาตรใช้วิธีดิสก์/วอッเชอร์/เปลือกด้วยตัวถูกอินทิเกรตที่ง่ายกว่า ในขณะที่พื้นที่ผิวต้องใช้ตัวประกอบความยาวส่วนโค $ \sqrt{1 + [f'(x)]^2} $ ซึ่งทำให้โดยทั่วไปการคำนวณเชิงวิเคราะห์ทำได้ยากกว่า

ฉันควรหมุนรอบแกน y แทนแกน x เมื่อใด?

หมุนรอบแกน y เมื่อคุณต้องการพื้นผิวที่โอบรอบแกนแนวตั้ง เช่น รูปทรงแจกันหรือชาม สูตรจะกลายเป็น $ S = 2\pi \int_a^b |x| \sqrt{1 + [f'(x)]^2} \, dx $ การเลือกแกนจะเปลี่ยนรัศมีของการหมุนจาก $ f(x) $ เป็น $ x $

เครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุนนี้รองรับฟังก์ชันใดบ้าง?

เครื่องคำนวณนี้รองรับพหุนามเช่น x^2 และ x^3, ฟังก์ชันตรีโกณมิติ (sin, cos, tan), ฟังก์ชันเอกซ์โพเนนเชียลและลอการิทึม (exp, ln, log), รากที่สอง (sqrt), ค่าสัมบูรณ์ (abs) และการผสมผสานกับตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์มาตรฐาน ใช้ x เป็นตัวแปร

แตรของกาเบรียล (Gabriel's Horn) คืออะไรและทำไมมันถึงพิเศษ?

แตรของกาเบรียลคือพื้นผิวที่เกิดจากการหมุน $ f(x) = 1/x $ สำหรับ $ x \geq 1 $ รอบแกน x มันมีคุณสมบัติที่ขัดแย้งกันคือมีปริมาตรจำกัด ($ \pi $) แต่มีพื้นที่ผิวเป็นอนันต์ ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถเติมสีให้เต็มแตรได้ แต่ไม่สามารถทาสีที่ผิวด้านนอกของมันได้ — ผลลัพธ์ที่มีชื่อเสียงในทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่า "ความย้อนแย้งของช่างทาสี" (Painter's Paradox)

อ้างอิงเนื้อหา หน้าหรือเครื่องมือนี้ว่า:

"เครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน" ที่ https://MiniWebtool.com/th/เครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน/ จาก MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/

โดยทีม miniwebtool อัปเดตเมื่อ: 2026-04-04

คุณสามารถลองใช้ AI แก้ปัญหาคณิตศาสตร์ GPT ของเรา เพื่อแก้ไขปัญหาทางคณิตศาสตร์ของคุณผ่านคำถามและคำตอบด้วยภาษาธรรมชาติ.

เครื่องมืออื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง:

เครื่องคำนวณความยาวส่วนโค้ง

เครื่องคิดเลขปริพันธ์คู่

เครื่องคิดเลขอินทิเกรต

เครื่องคำนวณปริมาตรของการหมุนใหม่

เครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน

เกี่ยวกับ เครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน

ความเข้าใจเกี่ยวกับพื้นผิวของการหมุน

อธิบายสูตรพื้นที่ผิว

ความแตกต่างที่สำคัญ: พื้นที่ผิว เทียบกับ ปริมาตรของการหมุน

พื้นผิวของการหมุนที่พบบ่อย

วิธีใช้งานเครื่องคำนวณพื้นผิวของการหมุน

การประยุกต์ใช้งานในทางปฏิบัติ

คำถามที่พบบ่อย

เครื่องมืออื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง:

แคลคูลัส:

เครื่องมือเด่น:

พื้นผิว	เส้นโค้งที่สร้าง	พื้นที่ผิว
ทรงกลม (รัศมี r)	\( f(x) = \sqrt{r^2 - x^2} \), [−r, r]	\( 4\pi r^2 \)
กรวย (รัศมี r, สูง h)	\( f(x) = \frac{r}{h}x \), [0, h]	\( \pi r\sqrt{r^2+h^2} \)
ทรงกระบอก (รัศมี r, สูง h)	\( f(x) = r \), [0, h]	\( 2\pi rh \)
พาราโบลอยด์	\( f(x) = x^2 \), [0, a]	\( \frac{\pi}{6}[(1+4a^2)^{3/2}-1] \)
แตรของกาเบรียล (Gabriel's Horn)	\( f(x) = 1/x \), [1, ∞)	อนันต์! (แต่ปริมาตรจำกัด)