Цилиндр: объём, площадь поверхности, формулы
Подробно разбираем одну из важнейших пространственных фигур — цилиндр. Эта фигура постоянно встречается в окружающем мире: консервные банки, стаканы, трубы, колонны зданий — всё это примеры цилиндров. Понимание того, как вычислять объём и площадь поверхности цилиндра, необходимо не только для успешной сдачи ЕГЭ, но и для решения множества практических задач в инженерии, архитектуре и повседневной жизни.
Понятие цилиндра
Рассмотрим прямой круговой цилиндр — наиболее распространенный вид цилиндра, который изучается в школьном курсе.
Основные элементы цилиндра
→ Основания — два равных круга радиуса R, лежащие в параллельных плоскостях.
→ Образующая — отрезок, соединяющий соответствующие точки окружностей оснований.
→ Высота (h) — расстояние между плоскостями оснований (в прямом цилиндре равна образующей).
→ Ось цилиндра — прямая, проходящая через центры оснований.
💡 В школьном курсе мы рассматриваем прямой круговой цилиндр, у которого:
- Основания — круги;
- Ось перпендикулярна основаниям;
- Образующие перпендикулярны основаниям.
Объём цилиндра
Объём цилиндра вычисляется по формуле:
V = πR2h
где:
- R — радиус основания цилиндра;
- h — высота цилиндра;
- π ≈ 3,14.
Геометрический смысл: объём цилиндра равен произведению площади основания (Sосн=πR2) на высоту h.
Пример ⤵
Найдите объём цилиндра, если радиус его основания равен 5 см, а высота — 12 см.
Решение:
Запишем формулу: V=πR2h
Подставим значения: R = 5 см, h = 12 см
Вычислим: V = π⋅52⋅12 = π⋅25⋅12 = 300π (см³)
Если требуется числовое значение:
V ≈ 300⋅3,14 = 942 (см³)
Ответ: V = 300π см³ или приближённо 942 см³
Площадь поверхности цилиндра
Полная поверхность цилиндра состоит из двух частей:
- Боковая поверхность;
- Два основания (верхнее и нижнее).
Площадь боковой поверхности
Представьте, что мы разрезаем боковую поверхность цилиндра по образующей и разворачиваем её на плоскость. Мы получим прямоугольник, ширина которого равна высоте цилиндра h, а длина — длине окружности основания 2πR.
Развёртка цилиндра
Площадь боковой поверхности:
Sбок=2πRh
Площадь оснований
Каждое основание — это круг радиуса R. Площадь одного основания:
Sосн=πR2
Площадь двух оснований:
2Sосн=2πR2
Площадь полной поверхности
Складываем площадь боковой поверхности и площадь двух оснований:
Sполн = 2πRh + 2πR2 = 2πR(h+R)
Пример ⤵
Найдите площадь полной поверхности цилиндра с радиусом основания 5 см и высотой 12 см.
Решение:
Площадь боковой поверхности: Sбок = 2πRh = 2π⋅5⋅12 = 120π (см²)
Площадь двух оснований: 2Sосн = 2πR2 = 2π⋅52= 2π⋅25 = 50π (см²)
Полная площадь: Sполн = Sбок + 2Sосн = 120π + 50π = 170π (см²)
Числовое значение: Sполн ≈ 170 ⋅ 3,14 = 533,8 (см²)
Ответ: Sполн = 170π см² или приближённо 533,8 см²
📝 Упражнение для самопроверки
Задание 1. Найдите объём цилиндра, если R = 3 см, h = 7 см.
Решение ⤵
Раскройте, чтобы увидеть…
Применим формулу объёма прямого цилиндра: V = πR2h.
Подставляем значения:
R = 3 см,
h = 7 см:
V = π⋅32⋅7 = π⋅9⋅7 = 63π ≈ 197.92 (см³).Ответ: 63π см³ или приближённо 197.92 см³.
Задание 2. Найдите площадь полной поверхности цилиндра, если R = 6 см, h = 9 см.
Решение ⤵
Раскройте, чтобы увидеть…
Применим формулу полной поверхности: S = 2πR(R + h)
Для:
R = 6 см,
h = 9 см:
S = 2π⋅6⋅(6 + 9) = 12π⋅15 = 180π ≈ 565.49 (см²).Ответ: 180π или приближённо 565.49 см².
Сегодня мы подробно изучили прямой круговой цилиндр — его элементы, формулы объёма и площади поверхности. Эти знания помогут вам:
- уверенно решать задачи ЕГЭ по геометрии;
- понимать геометрический смысл формул;
- применять полученные знания в практических ситуациях.
При решении задач всегда проверяйте единицы измерения и не забывайте про число π — его можно оставлять в ответе для точности или заменять приближённым значением 3,14.
Успехов в изучении стереометрии! Помните: практика — ключ к успеху. Решайте больше задач, и формулы запомнятся сами собой.
Источник: https://tetrika-school.ru/blog/czilindr-obyom-ploshhad-poverhnosti-formuly/