球的體積增加一倍,直徑增加多少?使用者29864173868422019-09-26 07:31:54

設一圓柱豎直放立水平平面上,底面直徑等於高等於2r,中有一內切球,另有底面積為2r的頂點在圓柱上底中心的圓錐。圓錐底面與圓柱下底共面。 用兩兩相距極近的一組水平平面截這三個立體任取離圓錐頂為h的一片,它厚為Δh。把球上的那片和圓錐上的那片掛在支點在中點,全長為4r的槓桿的左端上,把柱上的那片掛在支點右側距支點h的點處。 我們可知道,當h足夠小時,三者相差無幾。 即 V球片≈Δh[πh﹙2r﹣h﹚] V錐片≈Δhπh2 柱片體積為 V柱片=Δhπr2 設密度皆為1則球片與錐片形成的力矩的絕對值為 2r [πh﹙2r-h﹚+πh2Δ]Δh=4πhΔhr2 上式右端正好有柱片的 力矩的絕對值 ,4為平衡係數。 若將一切碎片都如上掛在槓桿上,則左端的總力矩絕對值為 2r[V球+V錐] 右端的總力矩的4倍為rV柱,而V柱形成的理據是質量集中在其重心,其力臂為重心到支點Oˊ的距離r。 即 2r[V球+V錐]=4rV柱 ① 又已知V錐=8r3/3,V柱=2πr3, 代入①得 V球=4πr3/3