§ 4. Масса и объем тела, их измерение. Плотность вещества

Как сравнить массы тел? Чем большую массу имеет тело, тем сильнее оно притягивается Землей. Благодаря этому массы тел можно сравнивать с помощью взвешивания.

Основная единица измерения массы — килограмм, обозначается кг. Образец (его еще называют «эталон») килограмма — гиря, сделанная из сплава металлов платины и иридия, — хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр около Парижа. По этому эталону с большой точностью изготавливают копии, которые используют во всех странах мира. Гири, применяемые в торговле, сделаны на основе этих копий.

Прибор, с помощью которого сравнивают массы, — весы. Если Земля одинаково притягивает два тела, это значит, что они имеют равные массы, то есть уравновешивают друг друга на весах (рис. 4.1). Чтобы измерить массу тела на рычажных весах, на одну чашку кладут это тело, а на другую — гири разной массы до тех пор, пока весы не уравновесятся.

Рычажные весы могут иметь и другую конструкцию, существуют даже такие, в которых результат измерения отображается на электронном табло.

Сравниваем тела по объему. Такое сравнение мы проводим, когда хотим узнать, например, поместится ли в чашку вода, налитая предварительно в стакан, одинакова ли емкость миски и кастрюли. Часто для этого необходимо измерить объем тел.

Основной единицей измерения объема яв-

жтсй кубический жщ. Кубический метр -

это объем ку&а с длиной ребра 1 м. Произвол -ные единицы измерения — кубический дециметр, кубический сантиметр. Кубический

дециметр еще называют литром, а кубический сантиметр — миллилитром.

Чтобы измерить объем тела, пользуются специальными измерительными приборами: мерным цилиндром и мерным стаканом (рис. 4.2). Для того чтобы не ошибиться при измерении объема, следует разобраться в том, как устроена шкала измерительного прибора, и научиться им пользоваться (рис. 4.3).

Понятно, как с помощью мерного цилиндра или мерного стакана можно измерять объем жидкости. Но что делать, если нужно определить объем твердого тела?

Объем тела, имеющего форму параллелепипеда, можно вычислить. Так, если комната имеет размеры 5 м, 4 м и 3 м, то ее объем равен 5 х 4 х 3 = 60 (м³). На уроках математики вы узнаете, как вычислить объем шара и цилиндра.

Однако в природе часто встречаются тела, не имеющие формы параллелепипеда, шара или цилиндра. Как определить объем таких тел? Известно, что тело, погруженное в жидкость, словно бы «пододвигает» жидкость, чтобы самому погрузиться целиком. Какую же часть жидкости вытесняет тело? Ту, которая равна его собственному объему. Поэтому, вычислив разность между показаниями мерного цилиндра после и до погружения тела, мы найдем его объем (рис. 4.4).

Плотность вещества. Вы много раз видели гири в магазине или на рынке. Их изготавливают из металла. Почему гири не делают из другого материала, например, из пластмассы? Потому что пластмассовой гирей массой 1 кг пользоваться неудобно — ее размеры намного эолыде металлической. Тело массой 1 кг, сделанное из пластмассы, имеет больший объем, чем тело с такой же массой, но изготовленное из стали. Если бы мы сделали пластмассовую гирю такого же объема, как стальная, то ее масса была бы меньше одного килограмма.

Почему тела одинакового объема, но изготовленные из разных веществ, имеют разную массу? Потому что вещества обладают важным свойством, которое называется плотностью.

Плотность — это масса, которую имеет единица объема вещества (один кубический метр, один кубический дециметр или один кубический сантиметр). Для того чтобы ее вычислить, измеряют массу и объем тела, состоящего из этого вещества, а затем находят их частное:

Приведем значения плотности некоторых веществ. Например, плотность воды 1000 кг/м³, или 1 кг/дм³. Это значит, что объем 1 м³ воды имеет массу 1000 кг, а Г дм³ (л) — массу 1 кг. Поэтому массу воды легкс определить, зная ее объем. Плотность стали 7800 кг/м³. А 1 м³ воздуха на уровне моря имеет массу 1033 г, хотя он и кажется невесомым.

Зная плотность вещества и его объем, легко вычислить массу тела, которое состоит из этого вещества.

Масса = плотность х объем.

Найдем массу воздуха в классной комнате с размерами 6 м, 5 м и 3 м. Объем воздуха в этой комнате 6 х 5 х 3 = 90 (м³). Его плотность приведена выше.

Проведем расчет:

1033 х 90 = 92 970 (г), 92 970 г = 92 кг 970 г.

Трудно поверить, однако масса тела пятиклассника почти в три раза меньше, чем масса воздуха в классе.

•    Свойства тел, по которым их можно сравнивать, — это масса и объем.

•    Измерение массы называется взвешиванием. Прибор, с помощью которого измеряют массу, - весы.

•    Объем измеряют с помощью мерной посуды.

•    Каждое вещество имеет важное свойство — плотность.

Наша лаборатория

Выполняем и комментируем измерения и расчеты.

1.    Определите массу арбуза (рис. 4.5).

2.    Прокомментируйте проведенное измерение массы растительного масла (рис. 4.6).

Согласны ли вы с тем, что для измерения массы масла необходимо:

•    измерить массу пустого сосуда;

•    измерить массу сосуда с маслом;

•    вычислить разницу масс сосуда с маслом и пустого сосуда? Выберите правильный ответ. Масса равна:

•    92 г; • 332 г.

3.    Чему равна плотность растительного масла⁷

•    С помощью мерного цилиндра определяем объем растительного масла (рис. 4.7).

•    Вычисляем плотность растительного масла, разделив массу масла на его объем.

Масса масла 92 г. его объем — 100 см³.

4. Как измерить объем сыпучего тела?

Аня и Витя решили измерить объем горсти. Для этого они воспользовались сыпучим телом - песком. Витя набрал полную горсть песка и пересыпал его в мерный цилиндр.

Подумайте, на каком из рисунков показано, как правильно провести измерение объема сыпучего тела (рис. 4.8).

Каков объем Витиной горсти?

Проверьте себя

1.    С помощью какого прибора можно сравнивать массы тел?

2.    Какая из известных вам единиц массы является самой большой, а какая — наименьшей?

3.    На рисунке 4.9 показано измерение объема жидкости. Укажите, какое из измерений выполняется правильно.

4.    Масса стакана с молоком 200 г. Какое измерение необходимо выполнить, чтобы найти массу молока в стакане?

5.    Объем жидкости вместе с погруженным в нее камнем равен 25 см³. Что нужно сделать, чтобы определить объем камня?

6.    Определите массу вилка капусты. Какой вилок тяжелее (рис. 4.10)?

7.    Определите объем лекарств, содержащихся в каждом из шприцев (рис. 4.11).

8.    Как определить объем растворимого в воде тела неправильной формы, например, карамельки? Подумайте, можно ли в таком случае воспользоваться сыпучим телом вместо жидкости.

Это материал из учебника Природоведение 5 клас Т.И. Базанова