一个立方的球形容器,满水位时水的重量8.5kg,要在这个球形容器上做一个刻度表,每一格隔刻度要求等于0.85kg,水位计的高度是700mm,要知道每一格的刻度分别设多高?
我假设你的容器是完美的球形,且球体容量8.5kg(8500毫升)。
设球体半径为r,则有:
V=4πr³/3=8500
解得:r≈12.66(厘米)
当水没有装满时,水的形状就是一个球形用平面切掉一块,这个形状称为球缺。
球缺的体积公式为:
V=πh²(r-h/3)
我们代入每一格的体积,即可计算出h的数值:
第一格(0.85kg,850毫升)
πh²(r-h/3)=850
代入r=12.66后,解得:h≈4.96(厘米,保留两位小数,下同)
第二格(1.7kg,1700毫升)
πh²(r-h/3)=1700
代入r=12.66后,解得:h≈7.27(厘米)
……
总共0-8500毫升分为10格,11个刻度线分别为:
0毫升:0cm(空);
850毫升:4.96cm;
1700毫升:7.27cm;
2550毫升:9.20cm;
3400毫升:10.96cm;
4250毫升:12.66cm;
5100毫升:14.36cm;
5950毫升:16.12cm;
6800毫升:18.05cm;
7650毫升:20.36cm;
8500毫升:25.32cm(满)。
根据上面的公式及算法,你可以计算任意大小任意体积时的刻度线深度。