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Prolater Sphäroid-Rechner

Geben Sie Äquator- und Polradius einer gestreckten Kugel ein, etwa eines Rugbyballs oder eines länglichen Tankbodens, und erhalten Sie das exakte Volumen, vier Drittel von π mal a² mal c, dazu die Oberfläche. Kostenlos in Ihrem Browser.

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Wenn Sie eingeben
Äquatorradius
2
Polarradius
4
Erhalten Sie
Volumen
67,0206432766
Oberfläche
85,9137413115
Exzentrizität
0,8660254038

Ein prolates Sphäroid ist der Körper, den man erhält, wenn man eine Ellipse um ihre große Achse dreht: Die beiden äquatorialen Halbachsen sind gleich, und die polare Halbachse ist länger oder gleich. Es ist das natürliche Modell für Rugbybälle, American-Football-Bälle, manche Planetenfiguren, längliche Tankböden und viele CAD-Primitive mit dem Aussehen gestreckter Kugeln. Bei positivem Äquatorialradius a und Polaradius c mit c größer oder gleich a ist das Volumen exakt: vier Drittel pi mal a im Quadrat mal c. Die Oberfläche besitzt ebenfalls eine geschlossene Form mit dem Exzentrizitätsfaktor e gleich der Quadratwurzel aus eins minus a im Quadrat über c im Quadrat; anschließend multipliziert man zwei pi a im Quadrat mit eins plus c über a e mal Arcussinus von e. Wenn a gleich c ist, verschwindet die Exzentrizität und die Oberfläche fällt auf die bekannten vier pi a im Quadrat einer Kugel.

Was Volumen und Oberfläche bei einem prolaten Sphäroid bedeuten

Ein prolates Sphäroid ist ein spezielles Rotationsellipsoid: Die beiden äquatorialen Halbachsen betragen a, die polare Halbachse c mit c größer oder gleich a. In kartesischer Form erfüllt jeder Oberflächenpunkt x im Quadrat über a im Quadrat plus y im Quadrat über a im Quadrat plus z im Quadrat über c im Quadrat gleich eins. Das Volumen folgt aus dem Strecken einer Einheitskugel entlang dieser Hauptrichtungen: V ist vier Drittel pi mal a im Quadrat mal c.

Wenn a gleich c gleich r ist, erhält man das Kugelvolumen vier Drittel pi mal r im Kubik. Die Oberfläche eines prolaten Sphäroids hat einen exakten elementaren Ausdruck, im Gegensatz zum allgemeinen triaxialen Ellipsoid. Man definiert die Exzentrizität e der erzeugenden Ellipse als Wurzel aus eins minus a im Quadrat über c im Quadrat.

Dann ist die Fläche S gleich zwei pi a im Quadrat mal (eins plus c über a e mal Arcussinus von e). Wenn e gegen null geht, strebt Arcussinus von e über e gegen eins und S gegen vier pi a im Quadrat; deshalb behandelt die Implementierung den Kugelgrenzfall gesondert, statt durch ein verschwindendes e zu teilen. Die Einheiten bleiben konsistent mit der Längeneinheit, die Sie für beide Radien angeben: Meter liefern Kubikmeter Volumen und Quadratmeter Fläche; Zoll liefern Kubik- und Quadratzoll.

Null- oder negative Radien werden abgelehnt, weil sie keinen Körper positiver Ausdehnung beschreiben. Auch Äquatorial größer als polar wird abgelehnt, damit der prolate Vertrag ehrlich bleibt und Achsen nicht still getauscht oder Absolutwerte erfunden werden. Die Arithmetik besteht aus wenigen Multiplikationen, einer Wurzel und einem Arkussinus nach der Koerzierung: keine Iteration, kein Monte-Carlo-Sampling, keine Abhängigkeit von der Systemuhr.

Bälle, Tanks und Verpackungs-Aufmaß

Wandeln Sie gemessene Äquatorial- und Polaradien in Volumen für Kapazität oder Masse und in Oberfläche für Lack, Folie und Materialbestellungen länglicher sphäroidischer Teile um.

CAD- und Fertigungs-Vorprüfungen

Validieren Sie prolate Bestandmaße in Scripts vor Nesting oder Angebot: Volumen für Massenschätzungen, exakte Oberfläche für Beschichtung und Wärmebehandlung.

Wie lautet die Volumenformel eines prolaten Sphäroids?

Mit Äquatorialradius a und Polaradius c (c ≥ a > 0) ist das Volumen (4/3)·π·a²·c. Beide Längen müssen dieselbe Einheit nutzen. Wenn a = c = r, ist es das Kugelvolumen (4/3)·π·r³.

Wie lautet die Oberflächenformel?

Mit Exzentrizität e = √(1 − a²/c²) ist die Oberfläche 2·π·a²·(1 + (c/(a·e))·arcsin(e)). Wenn a = c, ist der Körper eine Kugel und die Oberfläche genau 4·π·a².

Warum wird ein größerer Äquatorial- als Polaradius abgelehnt?

Diese Geometrie ist ein oblates Sphäroid, kein prolates.

Worin unterscheidet er sich vom triaxialen Ellipsoid-Rechner?

Ein prolates Sphäroid hat zwei gleiche Äquatorialachsen und eine Polarachse. Das allgemeine Ellipsoid braucht drei unabhängige Halbachsen und nähert die Oberfläche oft an; dieses Werkzeug nutzt die exakten prolaten geschlossenen Formen.

Was passiert, wenn beide Radien gleich sind?

Dann ist der Körper eine Kugel: Die Exzentrizität ist null, und die Oberfläche geht in die bekannte Formel vier mal π mal Radius zum Quadrat über. Der Rechner kennzeichnet diesen Fall eigens als Kugel.

Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/geom/prolate-spheroid

Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/geom/prolate-spheroid \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"equatorial_radius":2,"polar_radius":4}'
{
  "equatorial_radius": 2,
  "polar_radius": 4
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "geom.prolate_spheroid",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

pro Anfrage$0.002

Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.

HTTPCodeBedeutung
401unauthorizedDer API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer).
402insufficient_balanceIhr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht.
404unknown_typeUnbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog.
429rate_limitedZu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

Diese Fähigkeit liefert beide Ergebnisse als deterministisches JSON, ohne Computer-Algebra-System, ohne Zufallskeime und mit derselben reinen Lösungsfunktion im kostenlosen Browser-Werkzeug und im vorausbezahlten API-Pfad. Übersteigt der Äquatorialradius den Polaradius, wird die Eingabe mit invalid_input abgelehnt, weil diese Geometrie oblat und nicht prolat ist und einer anderen Suchabsicht sowie einem anderen Formelsatz entspricht.

So rufen Sie die API auf und was zurückkommt

Nutzen Sie es für Geometrie-Hausaufgaben-Pipelines, Verpackungs- und Sportball-Scripts, Planetenfigur-Prüfungen, Interview-Sandkästen, CAD-Vorprüfungen oder jeden Ablauf, der reproduzierbare prolate Zahlen braucht, ohne auf jedem Rechner ein Computer-Algebra-Paket zu installieren. Kombinieren Sie den Aufruf nur dann mit einer Einheitenumrechnung, wenn Ihre Quelldaten Millimeter und Meter mischen; diese Fähigkeit rechnet lineare Einheiten nicht für Sie um. Senden Sie einen JSON-Körper mit equatorial_radius und polar_radius. Das Feld equatorial_radius ist die positive äquatoriale Halbachse a; Aliasse a, equatorial, a_eq und radius_eq werden akzeptiert. Das Feld polar_radius ist die polare Halbachse c; Aliasse c, polar, a_polar und radius_polar bedeuten dasselbe. Beide müssen endliche Zahlen strikt größer null und innerhalb der veröffentlichten Grenzen sein, dieselbe Längeneinheit teilen und polar_radius größer oder gleich equatorial_radius erfüllen. Bei Erfolg spiegelt die Antwort beide Radien wider; volume ist der exakte Wert vier Drittel pi a im Quadrat c; surface_area folgt der geschlossenen Exzentrizitätsformel oder dem Kugelgrenzfall; eccentricity e (null bei einer Kugel); is_sphere, wenn beide Radien gleich sind; method ist prolate_spheroid; und ein kurzer formula-Block dokumentiert beide Ausdrücke. Fehlgeschlagene Validierung — fehlendes Pflichtfeld, nicht endliche Zahl, nicht positiver Radius, Betrag außerhalb der Grenzen oder Äquatorial größer als polar — liefert invalid_input und wird nie berechnet. Der Preis ist ein fester Betrag $0.002 pro erfolgreicher Anfrage mit Einheit item.

Praxis-Tipps, Grenzen und verwandte Suchen

Beim Unterrichten bevorzugen Sie gepaarte Beispiele: Äquatorial zwei und polar vier für einen klar länglichen Körper; Äquatorial eins und polar eins für eine Einheitskugel mit Volumen vier Drittel pi und Fläche vier pi; und Äquatorial drei mit polar zwei, um den harten Ablehnungspfad zu zeigen, wenn das äquatoriale Maß das polare übersteigt. Bevorzugen Sie dieses Werkzeug, wenn Sie die beiden prolaten Radien bereits kennen und exaktes Volumen plus exakte Oberfläche in einem Schritt brauchen. Hin- und Rückprüfungen sind einfach: nach dem Kugelfall bestätigen Sie Volumen gleich vier Drittel pi a im Kubik und Fläche gleich vier pi a im Quadrat; bei ungleichen Radien bestätigen Sie, dass das Volumen mit a im Quadrat mal c skaliert, wenn Sie die Polarachse verdoppeln. Wenn Sie drei ungleiche Halbachsen brauchen, nutzen Sie den triaxialen Ellipsoid-Volumenrechner; wenn Sie eine reine Kugel aus einem Radius brauchen, nutzen Sie die dedizierten Kugel-Werkzeuge, statt gleiche prolate Radien zu erzwingen. Halten Sie jeden Radius im veröffentlichten positiven Bereich bis eine Billion, damit Zwischenprodukte und Arkussinuswerte in IEEE-Doppelpräzision auf dem Worker und im Browser endlich bleiben. Weil das Volumen nur a im Quadrat mal c braucht, können Lernende handlich mit schönen Pi-Brüchen nachrechnen und Zeile für Zeile mit der API abgleichen, indem sie die gemeldeten Fließkommazahlen bei Bedarf durch pi teilen. Der beste Plausibilitätstest der Fläche ist die Kugel: setzen Sie beide Radien gleich und bestätigen Sie, dass surface_area innerhalb der Fließkommatoleranz mit vier pi a im Quadrat übereinstimmt. Diese Seite zielt auf Personen, die nach einem prolaten Sphäroid-Rechner oder Volumen und Oberfläche aus Äquatorial- und Polaradius suchen; sie ist kein allgemeines triaxiales Ellipsoid-Werkzeug, kein Oblat-Rechner und kein Knud-Thomsen-Näherungspfad. Fehlgeschlagene Aufgaben mit invalid_input verbrauchen kein Prepaid-Guthaben, was explorative Scripts günstig hält, wenn Nutzer unmögliche Maße tippen, während sie den Vertrag lernen.

Hausaufgaben-Kontrolle für prolates Volumen und Fläche

Geben Sie Lernenden Äquatorial- und Polaradius; vergleichen Sie ihr handgerechnetes Volumen und die geschlossene Fläche mit dem deterministischen API- oder Browser-Ergebnis.

Ist der prolate Sphäroid-Rechner kostenlos?

Das Browser-Werkzeug ist kostenlos und läuft lokal. API-Aufrufe nutzen vorausbezahltes KIT-Guthaben zu $0.002 pro erfolgreicher Anfrage; Fehlschläge werden nie berechnet.

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