G6 - Măsurarea volumului și a capacității
Măsurarea volumului
Pentru a măsura volumul unui corp, ne întrebăm din câte cuburi mici de o anumită mărime este format acel corp.
Volumul unui corp este numărul care arată de câte ori se cuprinde o unitate de măsură (un cub unitate) în acel corp.
Unitatea principală pentru măsurarea volumului este metrul cub , notat m 3 m^3 m 3 . Un metru cub reprezintă volumul unui cub cu muchia de 1 1 1 metru.
1 m 1 m 1 m
Multiplii și submultiplii metrului cub sunt:
Denumire Notație Relație cu m 3 m^3 m 3 kilometru cub k m 3 km^3 k m 3 1 k m 3 = 10 9 m 3 1\,km^3 = 10^9\,m^3 1 k m 3 = 1 0 9 m 3 hectometru cub h m 3 hm^3 h m 3 1 h m 3 = 10 6 m 3 1\,hm^3 = 10^6\,m^3 1 h m 3 = 1 0 6 m 3 decametru cub d a m 3 dam^3 d a m 3 1 d a m 3 = 1000 m 3 1\,dam^3 = 1000\,m^3 1 d a m 3 = 1000 m 3 metru cub m 3 m^3 m 3 1 m 3 1\,m^3 1 m 3 decimetru cub d m 3 dm^3 d m 3 1 d m 3 = 0,001 m 3 1\,dm^3 = 0{,}001\,m^3 1 d m 3 = 0 , 001 m 3 centimetru cub c m 3 cm^3 c m 3 1 c m 3 = 0,000001 m 3 1\,cm^3 = 0{,}000001\,m^3 1 c m 3 = 0 , 000001 m 3 milimetru cub m m 3 mm^3 m m 3 1 m m 3 = 0,000000001 m 3 1\,mm^3 = 0{,}000000001\,m^3 1 m m 3 = 0 , 000000001 m 3
La unitățile de volum , fiecare treaptă diferă de vecina ei prin 1000 1000 1000 (la lungime era 10 10 10 , la arie era 100 100 100 ).
Pentru a transforma o unitate într-una imediat inferioară (mai mică), înmulțim cu 1000 1000 1000 .
Pentru a transforma o unitate într-una imediat superioară (mai mare), împărțim la 1000 1000 1000 .
k m 3 → × 1000 h m 3 → × 1000 d a m 3 → × 1000 m 3 → × 1000 d m 3 → × 1000 c m 3 → × 1000 m m 3 km^3 \;\xrightarrow{\;\times 1000\;}\; hm^3 \;\xrightarrow{\;\times 1000\;}\; dam^3 \;\xrightarrow{\;\times 1000\;}\; m^3 \;\xrightarrow{\;\times 1000\;}\; dm^3 \;\xrightarrow{\;\times 1000\;}\; cm^3 \;\xrightarrow{\;\times 1000\;}\; mm^3 k m 3 × 1000 h m 3 × 1000 d a m 3 × 1000 m 3 × 1000 d m 3 × 1000 c m 3 × 1000 m m 3
Pentru n n n trepte parcurse, înmulțim sau împărțim cu ( 10 3 ) n = 1000 n (10^3)^n = 1000^n ( 1 0 3 ) n = 100 0 n .
La lungime trecem printr-o singură dimensiune (× 10 \times 10 × 10 ), la arie prin două dimensiuni (× 10 2 = 100 \times 10^2 = 100 × 1 0 2 = 100 ), iar la volum prin trei dimensiuni , deci × 10 3 = 1000 \times 10^3 = 1000 × 1 0 3 = 1000 .
Exemplu rezolvat
1) 25 m 3 = ? d m 3 25\,m^3 = \;?\;dm^3 25 m 3 = ? d m 3 — coborâm o treaptă, deci înmulțim cu 1000 1000 1000 :
25 m 3 = 25 ⋅ 1000 = 25 000 d m 3 25\,m^3 = 25 \cdot 1000 = 25\,000\,dm^3 25 m 3 = 25 ⋅ 1000 = 25 000 d m 3 2) 126,5 c m 3 = ? d m 3 126{,}5\,cm^3 = \;?\;dm^3 126 , 5 c m 3 = ? d m 3 — urcăm o treaptă, deci împărțim la 1000 1000 1000 :
126,5 c m 3 = 126,5 : 1000 = 0,1265 d m 3 126{,}5\,cm^3 = 126{,}5 : 1000 = 0{,}1265\,dm^3 126 , 5 c m 3 = 126 , 5 : 1000 = 0 , 1265 d m 3 3) 29,47 d a m 3 = ? d m 3 29{,}47\,dam^3 = \;?\;dm^3 29 , 47 d a m 3 = ? d m 3 — coborâm două trepte, deci înmulțim cu ( 10 3 ) 2 = 10 6 (10^3)^2 = 10^6 ( 1 0 3 ) 2 = 1 0 6 :
29,47 d a m 3 = 29,47 ⋅ 10 6 = 29 470 000 d m 3 29{,}47\,dam^3 = 29{,}47 \cdot 10^6 = 29\,470\,000\,dm^3 29 , 47 d a m 3 = 29 , 47 ⋅ 1 0 6 = 29 470 000 d m 3
Volumul cubului
Să numărăm din câte cuburi unitate (cu muchia de 1 c m 1\,cm 1 c m ) este format un cub cu muchia de 3 c m 3\,cm 3 c m . Avem 3 3 3 cuburi pe lungime, 3 3 3 pe lățime și 3 3 3 pe înălțime:
3 ⋅ 3 ⋅ 3 = 27 cuburi unitate 3 \cdot 3 \cdot 3 = 27 \;\text{cuburi unitate} 3 ⋅ 3 ⋅ 3 = 27 cuburi unitate
Deci volumul lui este V = 27 c m 3 V = 27\,cm^3 V = 27 c m 3 . Generalizând:
l l l
Volumul unui cub cu muchia de lungime l l l este:
V cub = l ⋅ l ⋅ l = l 3 V_{\text{cub}} = l \cdot l \cdot l = l^3 V cub = l ⋅ l ⋅ l = l 3
Exemplu rezolvat
Un cubuleț al unui cub Rubik are muchia de 2 c m 2\,cm 2 c m . Cât este volumul cubului Rubik?
Cubul Rubik are 3 3 3 cubulețe pe fiecare muchie, deci latura lui este:
l = 3 ⋅ 2 = 6 c m l = 3 \cdot 2 = 6\,cm l = 3 ⋅ 2 = 6 c m Volumul:
V = l 3 = 6 3 = 216 c m 3 V = l^3 = 6^3 = 216\,cm^3 V = l 3 = 6 3 = 216 c m 3
Volumul paralelipipedului dreptunghic
Paralelipipedul dreptunghic are trei dimensiuni: lungimea L L L , lățimea l l l și înălțimea h h h .
Dacă punem 4 4 4 cuburi pe lungime, 3 3 3 pe lățime și 2 2 2 pe înălțime, obținem 4 ⋅ 3 ⋅ 2 = 24 4 \cdot 3 \cdot 2 = 24 4 ⋅ 3 ⋅ 2 = 24 cuburi unitate. De aici:
L h l
Volumul unui paralelipiped dreptunghic cu dimensiunile L L L , l l l și h h h este:
V paralelipiped = L ⋅ l ⋅ h V_{\text{paralelipiped}} = L \cdot l \cdot h V paralelipiped = L ⋅ l ⋅ h Toate dimensiunile trebuie exprimate în aceeași unitate de măsură .
Exemplu rezolvat
Un container are forma unui paralelipiped dreptunghic cu dimensiunile 10 m 10\,m 10 m , 6 m 6\,m 6 m și 5 m 5\,m 5 m . Află volumul, exprimat în d m 3 dm^3 d m 3 .
V = L ⋅ l ⋅ h = 10 ⋅ 6 ⋅ 5 = 300 m 3 V = L \cdot l \cdot h = 10 \cdot 6 \cdot 5 = 300\,m^3 V = L ⋅ l ⋅ h = 10 ⋅ 6 ⋅ 5 = 300 m 3 Transformăm în d m 3 dm^3 d m 3 (coborâm o treaptă, înmulțim cu 1000 1000 1000 ):
300 m 3 = 300 ⋅ 1000 = 300 000 d m 3 300\,m^3 = 300 \cdot 1000 = 300\,000\,dm^3 300 m 3 = 300 ⋅ 1000 = 300 000 d m 3
Aria laterală și aria totală
Pe lângă volum (cât „spațiu" ocupă un corp), ne poate interesa și aria suprafeței lui — de exemplu, cât carton ne trebuie pentru a confecționa o cutie, sau cât tapet pentru a îmbrăca un perete.
Aria laterală (A ℓ \mathcal{A}_\ell A ℓ ) este suma ariilor fețelor laterale ale corpului (fețele „din jur", fără baza de sus și cea de jos).
Aria totală (A t \mathcal{A}_t A t ) este suma ariilor tuturor fețelor corpului. Se obține adunând la aria laterală ariile celor două baze.
A t = A ℓ + 2 ⋅ A baz a ˘ \mathcal{A}_t = \mathcal{A}_\ell + 2 \cdot \mathcal{A}_{\text{bază}} A t = A ℓ + 2 ⋅ A baz a ˘
Pentru a înțelege de unde vin formulele, ne imaginăm că desfacem corpul și îl întindem pe o masă (desfășurarea corpului).
Aria cubului
Un cub are 6 fețe , toate pătrate identice cu latura l l l . Aria unei fețe este l 2 l^2 l 2 .
Cele 4 fețe laterale (fără baza de sus și cea de jos) dau aria laterală, iar toate 6 fețele dau aria totală.
A ℓ ( cub ) = 4 ⋅ l 2 \mathcal{A}_{\ell\,(\text{cub})} = 4 \cdot l^2 A ℓ ( cub ) = 4 ⋅ l 2 A t ( cub ) = 6 ⋅ l 2 \mathcal{A}_{t\,(\text{cub})} = 6 \cdot l^2 A t ( cub ) = 6 ⋅ l 2
Exemplu rezolvat
Un cub are muchia l = 5 c m l = 5\,cm l = 5 c m . Calculează aria laterală și aria totală.
Aria unei fețe:
l 2 = 5 2 = 25 c m 2 l^2 = 5^2 = 25\,cm^2 l 2 = 5 2 = 25 c m 2 Aria laterală (4 fețe):
A ℓ = 4 ⋅ 25 = 100 c m 2 \mathcal{A}_\ell = 4 \cdot 25 = 100\,cm^2 A ℓ = 4 ⋅ 25 = 100 c m 2 Aria totală (6 fețe):
A t = 6 ⋅ 25 = 150 c m 2 \mathcal{A}_t = 6 \cdot 25 = 150\,cm^2 A t = 6 ⋅ 25 = 150 c m 2
Aria paralelipipedului dreptunghic
Paralelipipedul dreptunghic are 6 fețe , dreptunghiulare, egale două câte două (fețele opuse sunt identice):
două fețe cu dimensiunile L × l L \times l L × l (baza de jos și cea de sus),
două fețe cu dimensiunile L × h L \times h L × h (față și spate),
două fețe cu dimensiunile l × h l \times h l × h (stânga și dreapta).
Aria laterală este suma celor patru fețe „din jur" (toate în afară de cele două baze L × l L \times l L × l ):
A ℓ = 2 ⋅ ( L ⋅ h ) + 2 ⋅ ( l ⋅ h ) = 2 h ⋅ ( L + l ) \mathcal{A}_\ell = 2 \cdot (L \cdot h) + 2 \cdot (l \cdot h) = 2h \cdot (L + l) A ℓ = 2 ⋅ ( L ⋅ h ) + 2 ⋅ ( l ⋅ h ) = 2 h ⋅ ( L + l )
Expresia L + l L + l L + l care apare aici este semiperimetrul bazei , iar 2 ( L + l ) 2(L+l) 2 ( L + l ) este chiar perimetrul bazei. Așadar aria laterală se poate scrie și ca:
A ℓ = P baz a ˘ ⋅ h \mathcal{A}_\ell = P_{\text{bază}} \cdot h A ℓ = P baz a ˘ ⋅ h adică „perimetrul bazei înmulțit cu înălțimea" — un mod ușor de reținut.
Aria totală adaugă cele două baze:
Formule — paralelipipedul dreptunghic
A ℓ = 2 h ⋅ ( L + l ) \mathcal{A}_{\ell} = 2h \cdot (L + l) A ℓ = 2 h ⋅ ( L + l ) A t = 2 ⋅ ( L ⋅ l + L ⋅ h + l ⋅ h ) \mathcal{A}_{t} = 2 \cdot (L \cdot l + L \cdot h + l \cdot h) A t = 2 ⋅ ( L ⋅ l + L ⋅ h + l ⋅ h )
Exemplu rezolvat
Un paralelipiped dreptunghic are L = 6 c m L = 6\,cm L = 6 c m , l = 4 c m l = 4\,cm l = 4 c m și h = 5 c m h = 5\,cm h = 5 c m . Calculează aria laterală și aria totală.
Aria laterală:
A ℓ = 2 h ⋅ ( L + l ) = 2 ⋅ 5 ⋅ ( 6 + 4 ) = 10 ⋅ 10 = 100 c m 2 \mathcal{A}_\ell = 2h \cdot (L + l) = 2 \cdot 5 \cdot (6 + 4) = 10 \cdot 10 = 100\,cm^2 A ℓ = 2 h ⋅ ( L + l ) = 2 ⋅ 5 ⋅ ( 6 + 4 ) = 10 ⋅ 10 = 100 c m 2 Aria totală:
A t = 2 ⋅ ( L ⋅ l + L ⋅ h + l ⋅ h ) \mathcal{A}_t = 2 \cdot (L \cdot l + L \cdot h + l \cdot h) A t = 2 ⋅ ( L ⋅ l + L ⋅ h + l ⋅ h ) A t = 2 ⋅ ( 6 ⋅ 4 + 6 ⋅ 5 + 4 ⋅ 5 ) = 2 ⋅ ( 24 + 30 + 20 ) = 2 ⋅ 74 = 148 c m 2 \mathcal{A}_t = 2 \cdot (6 \cdot 4 + 6 \cdot 5 + 4 \cdot 5) = 2 \cdot (24 + 30 + 20) = 2 \cdot 74 = 148\,cm^2 A t = 2 ⋅ ( 6 ⋅ 4 + 6 ⋅ 5 + 4 ⋅ 5 ) = 2 ⋅ ( 24 + 30 + 20 ) = 2 ⋅ 74 = 148 c m 2
Nu confunda volumul cu aria!
Volumul măsoară cât spațiu ocupă corpul și se exprimă în c m 3 cm^3 c m 3 , m 3 m^3 m 3 etc.
Aria (laterală sau totală) măsoară suprafața și se exprimă în c m 2 cm^2 c m 2 , m 2 m^2 m 2 etc.
Măsurarea capacității (volumul lichidelor)
Capacitatea unui vas arată ce cantitate de lichid încape în el.
Unitatea principală pentru măsurarea capacității este litrul , notat l l l . Legătura fundamentală cu volumul este:
1 l = 1 d m 3 1\,l = 1\,dm^3 1 l = 1 d m 3
Litrul are multipli și submultipli:
Multipli Submultipli kilolitru k l kl k l decilitru d l dl d l hectolitru h l hl h l centilitru c l cl c l decalitru d a l dal d a l mililitru m l ml m l
Ca la lungime, fiecare treaptă diferă prin 10 10 10 :
1 k l = 10 h l = 10 2 d a l = 10 3 l = 10 4 d l = 10 5 c l = 10 6 m l 1\,kl = 10\,hl = 10^2\,dal = 10^3\,l = 10^4\,dl = 10^5\,cl = 10^6\,ml 1 k l = 10 h l = 1 0 2 d a l = 1 0 3 l = 1 0 4 d l = 1 0 5 c l = 1 0 6 m l
Exemplu rezolvat
Transformă:
a) 0,0107 k l = ? l 0{,}0107\,kl = \;?\;l 0 , 0107 k l = ? l — coborâm trei trepte, înmulțim cu 10 3 10^3 1 0 3 :
0,0107 k l = 0,0107 ⋅ 10 3 = 10,7 l 0{,}0107\,kl = 0{,}0107 \cdot 10^3 = 10{,}7\,l 0 , 0107 k l = 0 , 0107 ⋅ 1 0 3 = 10 , 7 l b) 603,5 d l = ? d a l 603{,}5\,dl = \;?\;dal 603 , 5 d l = ? d a l — urcăm două trepte, împărțim la 10 2 10^2 1 0 2 :
603,5 d l = 603,5 : 10 2 = 6,035 d a l 603{,}5\,dl = 603{,}5 : 10^2 = 6{,}035\,dal 603 , 5 d l = 603 , 5 : 1 0 2 = 6 , 035 d a l c) 20 h l = ? c l 20\,hl = \;?\;cl 20 h l = ? c l — coborâm patru trepte, înmulțim cu 10 4 10^4 1 0 4 :
20 h l = 20 ⋅ 10 4 = 200 000 c l 20\,hl = 20 \cdot 10^4 = 200\,000\,cl 20 h l = 20 ⋅ 1 0 4 = 200 000 c l
Legătura dintre volum și capacitate
Folosind 1 l = 1 d m 3 1\,l = 1\,dm^3 1 l = 1 d m 3 , putem afla câți litri încap într-un vas calculându-i mai întâi volumul.
Exemplu rezolvat
Află capacitatea, în litri, a unui bazin în formă de cub cu muchia de 10 d m 10\,dm 10 d m .
V = l 3 = 10 3 = 1000 d m 3 = 1000 l V = l^3 = 10^3 = 1000\,dm^3 = 1000\,l V = l 3 = 1 0 3 = 1000 d m 3 = 1000 l
Exemplu rezolvat
Într-un vas cub cu muchia de 20 c m 20\,cm 20 c m se toarnă 4 l 4\,l 4 l de apă. La ce înălțime se ridică apa?
Pasul 1. Transformăm muchia: 20 c m = 2 d m 20\,cm = 2\,dm 20 c m = 2 d m . Cei 4 l 4\,l 4 l ocupă un volum de 4 d m 3 4\,dm^3 4 d m 3 .
Pasul 2. Apa formează un paralelipiped cu baza pătrată 2 d m × 2 d m 2\,dm \times 2\,dm 2 d m × 2 d m și înălțimea necunoscută h h h :
V = l ⋅ l ⋅ h ⇒ 4 = 2 ⋅ 2 ⋅ h = 4 h V = l \cdot l \cdot h \;\Rightarrow\; 4 = 2 \cdot 2 \cdot h = 4h V = l ⋅ l ⋅ h ⇒ 4 = 2 ⋅ 2 ⋅ h = 4 h h = 4 : 4 = 1 d m h = 4 : 4 = 1\,dm h = 4 : 4 = 1 d m Apa se ridică la înălțimea de 1 d m 1\,dm 1 d m (adică 10 c m 10\,cm 10 c m ).