← 전체 목록으로 📖 설명 글 읽기
🌐 구의 부피 실험실

구의 부피는 왜
정확히 (4/3)πr³일까?

아르키메데스가 스스로 가장 자랑스러워했다는 증명을 따라가봐요. 반구와 "원기둥에서 원뿔을 파낸 도형"을 나란히 놓고 같은 높이에서 잘라보면, 단면의 넓이가 신기하게도 항상 똑같아요.

카발리에리의 원리: 두 입체를 바닥부터 같은 높이마다 계속 잘라봤을 때, 그 단면의 넓이가 항상 같다면 두 입체의 부피도 반드시 같아요. 이 페이지에서는 반지름 r인 반구와, 반지름·높이가 r인 원기둥에서 반지름 r인 원뿔을 파낸 도형을 비교해요.

① 두 입체 비교하기

반지름을 바꿔가며 반구와 "원기둥-원뿔" 도형의 부피를 비교해보세요. 두 부피는 반지름이 얼마든 항상 똑같아요.

반지름 (r)5cm
반구 (半球)
원기둥 - 원뿔
반구 부피
261.8
원기둥-원뿔 부피
261.8
두 부피의 차이
0.0

② 같은 높이에서 잘라 단면 비교하기

슬라이더로 자르는 높이를 바꿔보세요. 반구를 자른 원과, 원기둥-원뿔을 자른 고리(도넛 모양)의 넓이가 어느 높이에서든 항상 같다는 걸 확인할 수 있어요.

자르는 높이 (h)2cm
반구의 단면 = 원
원기둥-원뿔의 단면 = 고리
원의 넓이 = π(r²-h²)
78.5
고리의 넓이 = πr²-πh²
78.5
그래서 반구의 부피는 (원기둥 부피) - (원뿔 부피)
= πr³ - (1/3)πr³ = (2/3)πr³
구 전체는 반구 2개니까 → 구의 부피 = 2 × (2/3)πr³ = (4/3)πr³