Skip to main content

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.

Definiție

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 m3m^3. Un metru cub reprezintă volumul unui cub cu muchia de 11 metru.

1 m1 m1 m

Multiplii și submultiplii metrului cub sunt:

DenumireNotațieRelație cu m3m^3
kilometru cubkm3km^31km3=109m31\,km^3 = 10^9\,m^3
hectometru cubhm3hm^31hm3=106m31\,hm^3 = 10^6\,m^3
decametru cubdam3dam^31dam3=1000m31\,dam^3 = 1000\,m^3
metru cubm3m^31m31\,m^3
decimetru cubdm3dm^31dm3=0,001m31\,dm^3 = 0{,}001\,m^3
centimetru cubcm3cm^31cm3=0,000001m31\,cm^3 = 0{,}000001\,m^3
milimetru cubmm3mm^31mm3=0,000000001m31\,mm^3 = 0{,}000000001\,m^3

Schema transformărilor pentru volum

Regulă de transformare

La unitățile de volum, fiecare treaptă diferă de vecina ei prin 10001000 (la lungime era 1010, la arie era 100100).

  • Pentru a transforma o unitate într-una imediat inferioară (mai mică), înmulțim cu 10001000.
  • Pentru a transforma o unitate într-una imediat superioară (mai mare), împărțim la 10001000.
km3    ×1000    hm3    ×1000    dam3    ×1000    m3    ×1000    dm3    ×1000    cm3    ×1000    mm3km^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

Pentru nn trepte parcurse, înmulțim sau împărțim cu (103)n=1000n(10^3)^n = 1000^n.

De ce 1000?

La lungime trecem printr-o singură dimensiune (×10\times 10), la arie prin două dimensiuni (×102=100\times 10^2 = 100), iar la volum prin trei dimensiuni, deci ×103=1000\times 10^3 = 1000.

Exemplu rezolvat

1) 25m3=  ?  dm325\,m^3 = \;?\;dm^3 — coborâm o treaptă, deci înmulțim cu 10001000:

25m3=251000=25000dm325\,m^3 = 25 \cdot 1000 = 25\,000\,dm^3

2) 126,5cm3=  ?  dm3126{,}5\,cm^3 = \;?\;dm^3 — urcăm o treaptă, deci împărțim la 10001000:

126,5cm3=126,5:1000=0,1265dm3126{,}5\,cm^3 = 126{,}5 : 1000 = 0{,}1265\,dm^3

3) 29,47dam3=  ?  dm329{,}47\,dam^3 = \;?\;dm^3 — coborâm două trepte, deci înmulțim cu (103)2=106(10^3)^2 = 10^6:

29,47dam3=29,47106=29470000dm329{,}47\,dam^3 = 29{,}47 \cdot 10^6 = 29\,470\,000\,dm^3

Volumul cubului

Să numărăm din câte cuburi unitate (cu muchia de 1cm1\,cm) este format un cub cu muchia de 3cm3\,cm. Avem 33 cuburi pe lungime, 33 pe lățime și 33 pe înălțime:

333=27  cuburi unitate3 \cdot 3 \cdot 3 = 27 \;\text{cuburi unitate}

Deci volumul lui este V=27cm3V = 27\,cm^3. Generalizând:

lll
Formulă

Volumul unui cub cu muchia de lungime ll este:

Vcub=lll=l3V_{\text{cub}} = l \cdot l \cdot l = l^3
Exemplu rezolvat

Un cubuleț al unui cub Rubik are muchia de 2cm2\,cm. Cât este volumul cubului Rubik?

Cubul Rubik are 33 cubulețe pe fiecare muchie, deci latura lui este:

l=32=6cml = 3 \cdot 2 = 6\,cm

Volumul:

V=l3=63=216cm3V = l^3 = 6^3 = 216\,cm^3

Volumul paralelipipedului dreptunghic

Paralelipipedul dreptunghic are trei dimensiuni: lungimea LL, lățimea ll și înălțimea hh.

Dacă punem 44 cuburi pe lungime, 33 pe lățime și 22 pe înălțime, obținem 432=244 \cdot 3 \cdot 2 = 24 cuburi unitate. De aici:

Lhl
Formulă

Volumul unui paralelipiped dreptunghic cu dimensiunile LL, ll și hh este:

Vparalelipiped=LlhV_{\text{paralelipiped}} = L \cdot l \cdot h

Toate dimensiunile trebuie exprimate în aceeași unitate de măsură.

Exemplu rezolvat

Un container are forma unui paralelipiped dreptunghic cu dimensiunile 10m10\,m, 6m6\,m și 5m5\,m. Află volumul, exprimat în dm3dm^3.

V=Llh=1065=300m3V = L \cdot l \cdot h = 10 \cdot 6 \cdot 5 = 300\,m^3

Transformăm în dm3dm^3 (coborâm o treaptă, înmulțim cu 10001000):

300m3=3001000=300000dm3300\,m^3 = 300 \cdot 1000 = 300\,000\,dm^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.

Definiții
  • Aria laterală (A\mathcal{A}_\ell) este suma ariilor fețelor laterale ale corpului (fețele „din jur", fără baza de sus și cea de jos).
  • Aria totală (At\mathcal{A}_t) este suma ariilor tuturor fețelor corpului. Se obține adunând la aria laterală ariile celor două baze.
At=A+2Abaza˘\mathcal{A}_t = \mathcal{A}_\ell + 2 \cdot \mathcal{A}_{\text{bază}}

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 ll. Aria unei fețe este l2l^2.

Cele 4 fețe laterale (fără baza de sus și cea de jos) dau aria laterală, iar toate 6 fețele dau aria totală.

Formule — cubul
A(cub)=4l2\mathcal{A}_{\ell\,(\text{cub})} = 4 \cdot l^2At(cub)=6l2\mathcal{A}_{t\,(\text{cub})} = 6 \cdot l^2
Exemplu rezolvat

Un cub are muchia l=5cml = 5\,cm. Calculează aria laterală și aria totală.

Aria unei fețe:

l2=52=25cm2l^2 = 5^2 = 25\,cm^2

Aria laterală (4 fețe):

A=425=100cm2\mathcal{A}_\ell = 4 \cdot 25 = 100\,cm^2

Aria totală (6 fețe):

At=625=150cm2\mathcal{A}_t = 6 \cdot 25 = 150\,cm^2

Aria paralelipipedului dreptunghic

Paralelipipedul dreptunghic are 6 fețe, dreptunghiulare, egale două câte două (fețele opuse sunt identice):

  • două fețe cu dimensiunile L×lL \times l (baza de jos și cea de sus),
  • două fețe cu dimensiunile L×hL \times h (față și spate),
  • două fețe cu dimensiunile l×hl \times h (stânga și dreapta).

Aria laterală este suma celor patru fețe „din jur" (toate în afară de cele două baze L×lL \times l):

A=2(Lh)+2(lh)=2h(L+l)\mathcal{A}_\ell = 2 \cdot (L \cdot h) + 2 \cdot (l \cdot h) = 2h \cdot (L + l)
Observație

Expresia L+lL + l care apare aici este semiperimetrul bazei, iar 2(L+l)2(L+l) este chiar perimetrul bazei. Așadar aria laterală se poate scrie și ca:

A=Pbaza˘h\mathcal{A}_\ell = P_{\text{bază}} \cdot h

adică „perimetrul bazei înmulțit cu înălțimea" — un mod ușor de reținut.

Aria totală adaugă cele două baze:

Formule — paralelipipedul dreptunghic
A=2h(L+l)\mathcal{A}_{\ell} = 2h \cdot (L + l)At=2(Ll+Lh+lh)\mathcal{A}_{t} = 2 \cdot (L \cdot l + L \cdot h + l \cdot h)
Exemplu rezolvat

Un paralelipiped dreptunghic are L=6cmL = 6\,cm, l=4cml = 4\,cm și h=5cmh = 5\,cm. Calculează aria laterală și aria totală.

Aria laterală:

A=2h(L+l)=25(6+4)=1010=100cm2\mathcal{A}_\ell = 2h \cdot (L + l) = 2 \cdot 5 \cdot (6 + 4) = 10 \cdot 10 = 100\,cm^2

Aria totală:

At=2(Ll+Lh+lh)\mathcal{A}_t = 2 \cdot (L \cdot l + L \cdot h + l \cdot h)At=2(64+65+45)=2(24+30+20)=274=148cm2\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
Nu confunda volumul cu aria!
  • Volumul măsoară cât spațiu ocupă corpul și se exprimă în cm3cm^3, m3m^3 etc.
  • Aria (laterală sau totală) măsoară suprafața și se exprimă în cm2cm^2, m2m^2 etc.

Măsurarea capacității (volumul lichidelor)

Capacitatea unui vas arată ce cantitate de lichid încape în el.

Definiție

Unitatea principală pentru măsurarea capacității este litrul, notat ll. Legătura fundamentală cu volumul este:

1l=1dm31\,l = 1\,dm^3

Litrul are multipli și submultipli:

MultipliSubmultipli
kilolitruklkldecilitrudldl
hectolitruhlhlcentilitruclcl
decalitrudaldalmililitrumlml

Ca la lungime, fiecare treaptă diferă prin 1010:

1kl=10hl=102dal=103l=104dl=105cl=106ml1\,kl = 10\,hl = 10^2\,dal = 10^3\,l = 10^4\,dl = 10^5\,cl = 10^6\,ml
Exemplu rezolvat

Transformă:

a) 0,0107kl=  ?  l0{,}0107\,kl = \;?\;l — coborâm trei trepte, înmulțim cu 10310^3:

0,0107kl=0,0107103=10,7l0{,}0107\,kl = 0{,}0107 \cdot 10^3 = 10{,}7\,l

b) 603,5dl=  ?  dal603{,}5\,dl = \;?\;dal — urcăm două trepte, împărțim la 10210^2:

603,5dl=603,5:102=6,035dal603{,}5\,dl = 603{,}5 : 10^2 = 6{,}035\,dal

c) 20hl=  ?  cl20\,hl = \;?\;cl — coborâm patru trepte, înmulțim cu 10410^4:

20hl=20104=200000cl20\,hl = 20 \cdot 10^4 = 200\,000\,cl

Legătura dintre volum și capacitate

Folosind 1l=1dm31\,l = 1\,dm^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 10dm10\,dm.

V=l3=103=1000dm3=1000lV = l^3 = 10^3 = 1000\,dm^3 = 1000\,l
Exemplu rezolvat

Într-un vas cub cu muchia de 20cm20\,cm se toarnă 4l4\,l de apă. La ce înălțime se ridică apa?

Pasul 1. Transformăm muchia: 20cm=2dm20\,cm = 2\,dm. Cei 4l4\,l ocupă un volum de 4dm34\,dm^3.

Pasul 2. Apa formează un paralelipiped cu baza pătrată 2dm×2dm2\,dm \times 2\,dm și înălțimea necunoscută hh:

V=llh    4=22h=4hV = l \cdot l \cdot h \;\Rightarrow\; 4 = 2 \cdot 2 \cdot h = 4hh=4:4=1dmh = 4 : 4 = 1\,dm

Apa se ridică la înălțimea de 1dm1\,dm (adică 10cm10\,cm).