斜め切り円錐(斜截円錐)計算ツール 使用説明書
このツールは円錐を斜めに切断したときの形状の体積・表面積・切り口の寸法などをかんたんに計算するためのものです。
どの値がわかっていて、どの値を求めたいかによって計算方法を選べるのが大きな特徴です。
そもそも「斜截円錐」とは
通常の円錐を底面と平行ではなく、斜めの角度でスパッと切り取った形のことを斜截円錐といいます。
切り口は楕円形になり、切断する角度によって低い側と高い側で高さが変わります。
この低い側の高さを h₁、高い側の高さを h₂ と呼びます。元になる円錐の底面半径が r、その全体の高さが H です。
ツールの右下には常にSVGのビジュアルが表示されるので入力した数値がどんな形を表しているかをリアルタイムで確認できます。
画面の構成
計算方法の選択
画面上部のドロップダウンメニュー「計算方法を選んでください」から、手持ちのデータに合った方法を9種類の中から選びます。
選んだ瞬間に入力フォームが切り替わり、必要な項目だけが表示される仕組みです。
共通の入力欄
多くの計算方法では画面上部にある「底面半径 r」と「元の円錐の高さ H」の入力欄を使います。
ただし計算モードによっては片方が不要になるため、自動的に非表示になります(たとえばrを逆算するモードでは r 欄が消えます)。
長さの単位
右上のドロップダウンで mm / cm / m / なし の4種類から選べます。単位は計算結果の表示に反映されるだけで、計算の精度には影響しません。
πモード
「π モード」のトグルをオンにすると体積や面積の結果を「〇〇π」という形で表示します。正確な値を分数的に把握したいときに便利です。
9つの計算モード
H・h₁・h₂ から(基本モード)
もっとも基本的な使い方です
元の円錐の高さ H、低い側の切断高さ h₁、高い側の切断高さ h₂ がわかっているときに選びます。
体積・表面積・切り口の長径と短径・切断角θがすべて一度に求まります。
H・h₁・切断角 θ から
斜めに切る角度(θ)がわかっているときのモードです。切断角は「度(°)」と「ラジアン(rad)」のどちらでも入力できます。
単位は θ 入力欄の横にある小さなドロップダウンで切り替えてください。
H・h₁・体積 V から【h₂ を逆算】
「この体積になるように切りたい」という逆算ニーズに応えるモードです。
h₁ と目標の体積 V を入力するとh₂ が数値計算によって自動的に求まります。
H・h₁・h₂・体積 V から【半径 r を逆算】
体積と3つの高さ情報から底面半径 r を逆算します。
このモードでは r の入力欄が非表示になるので注意してください。
H・h₁・表面積 S から【h₂ を逆算】
全表面積 S(底面+側面+上面楕円の合計)から h₂ を逆算します。
底面半径 r・h₁・h₂・h₁ での半径 r₁ から【H を逆算】
h₁ の高さで水平に切ったときの断面の半径 r₁ がわかっている場合に使います。H を逆算できます。
このモードでは H の入力欄が非表示になります。
底面半径 r・h₁・h₂・上面の短径 2b から【H を逆算】
切り口楕円の短径(2b)の実測値がわかっているときのモードです。
二分探索によって H を逆算します。
底面半径 r・h₁・h₂・体積 V から【H を逆算】
体積から元の円錐の全高 H を逆算します。
H・h₂・体積 V から【h₁ を逆算】
h₂ と体積がわかっている状態でh₁ を逆算したいときのモードです。
計算結果の見かた
計算が正しく行われると画面中段のカード群に結果が表示されます。
青いカードには 体積 V
緑のカードには底面半径 r・切断角 θ・h₁・h₂
紫のカードには切り口楕円の 長径 2a・短径 2b と 全表面積 S
が表示されます。
カードの下には計算式が表示されるのでどんな数式が使われているかも確認できます。
リセットとクリアの違い
リセット
ボタンは現在選択中の計算モードに応じたデフォルトのサンプル値(r=5, H=20, h₁=8, h₂=12 など)に戻します。
ツールの動作を確認したいときや、入力をやり直したいときに使います。
クリア
ボタンはすべての入力欄を空白にします。ゼロから自分の数値を入力したいときはこちらを使うと便利です。
エラーが出たときは
入力値に問題があると赤いエラーメッセージが表示されます。
よくあるケースとしては切断高さ h₁ や h₂ が元の高さ H 以上になっている、逆算モードで解が存在しない値を指定している、などが挙げられます。
エラーメッセージの内容を参考に数値を見直してみてください。
コメント