В школьных курсах и в повседневной речи слова «шар» и «сфера» часто используют как синонимы;
Однако в точной геометрии это разные объекты, и путаница может привести к ошибкам в расчётах и формулировках․
Разберёмся, когда говорить «шар», а когда — «сфера»․
Объёмная фигура и её оболочка
Сфера — это поверхность, состоящая из всех точек пространства, равноудалённых от данной точки-центра O на расстояние R․
Шар — это тело, которое ограничено сферой, то есть включает в себя как саму сферу, так и всё пространство внутри неё․
Аналогия в двумерном мире
- Окружность — линия, все точки которой находятся на одинаковом расстоянии от центра․
- Круг — плоская фигура, ограниченная окружностью и вмещающая внутреннюю область․
Перенося аналогию в 3D, получаем:
сфера ≈ окружность, шар ≈ круг․
Формулы и свойства
2․1 Сфера (поверхность)
Площадь поверхности сферы радиусом R:
S = 4πR²
2․2 Шар (объёмное тело)
Объём шара радиусом R:
V = 4⁄3 πR³
Если задан диаметр D, то:
- R = D/2
- S = πD²
- V = πD³ / 6
Сегмент, сектор и слой шара
Сферический сегмент
Часть шара, отсекаемая плоскостью․
Обозначается высота h и радиус основания a․
Объём сегмента:
Vсегм = πh²(3R – h)/3
Сферический сектор
Тело, образованное сферическим сегментом и конусом с вершиной в центре шара․
Объём сектора:
Vсектор = 2πR²h/3, где h — высота соответствующего сегмента․
Сферический слой
Часть шара между двумя параллельными плоскостями․
Объём вычисляется как разность двух сегментов․
Как не спутать в повседневной речи
| Ситуация | Правильное название |
|---|---|
| Футбольный мячик | шар (имеет объём и материал) |
| Рисунок на бумаге в виде круга с центром | окружность (линия) или круг (фигура) |
| Глобус, покрытый картой мира | сфера (если речь о поверхности), шар (если вместе с внутренним корпусом) |
Шар — это трёхмерное тело, внутри которого лежит сфера — поверхность․
Простое правило: если речь идёт о площади (4πR²), говорите «сфера»․
Если речь об объёме (4⁄3πR³), говорите «шар»․
Запомнив это различие, вы точно не ошибётесь в ответе на вопрос
«шар — да или нет, как называется?»