トーラス体積計算機
ドーナツの「中身の量(体積)」がどれくらいあるかを計算します。
公式:$V = 2 \pi^2 R r^2$
この公式も、円柱(シリンダー)の体積公式と比較すると直感的に理解できます。
円柱とのアナロジー
円柱の体積は、「底面積 $\times$ 高さ」で求められます。ドーナツ形(トーラス)をどこかで切断して、真っ直ぐに伸ばしたと想像してみてください。
そうすると、それは非常に長い円柱になります。
- この円柱の底面積: 半径 $r$ の円なので、$\pi r^2$
- この円柱の長さ(高さ): 重心が通る円周の長さと同じで、$2 \pi R$
したがって、「底面積 $\times$ 長さ」を計算すると:
$(\pi r^2) \times (2 \pi R) = 2 \pi^2 R r^2$
これがパップス・ギュルダンの定理が教えてくれる直感的な説明です。わざわざ三重積分をしなくても、簡単な掛け算で体積が求まります。