درس 3: اندازه گیری مواد

علی و رضا سرِ کتاب‌ها بحثشان شدصفحه ۲۴ کتاب درسی

علی و رضا مشغول مرتّب کردن کتاب‌خانه بودند. علی گفت بهتر است کتاب‌های سنگین‌تر را در طبقه‌ی پایین بگذاریم. رضا گفت ولی کتاب‌هایی که در طبقه‌ی بالا گذاشته‌ای، بزرگ‌تر و سنگین‌ترند.

علی یک کتاب از هر طبقه برداشت، یکی را در دست چپ و دیگری را در دست راستش گرفت و گفت: مطمئن نیستم کدام سنگین‌تر است. چطور می‌توانیم سنگینی اجسام را مقایسه و اندازه‌گیری کنیم؟ آن‌ها این پرسش را از معلّمشان پرسیدند و معلّم گفت با انجام دادن فعّالیت‌های این درس می‌توانید پاسخ پرسشتان را پیدا کنید.

درس با یک اختلاف‌نظر شروع می‌شود، نه با یک تعریف. تا وقتی جواب معلوم نباشد، ساختن ترازو دلیلی ندارد.

دو قوطی کبریتفعّالیتصفحه ۲۵ کتاب درسی

وسایل و موادّ لازم برای هر گروه: دو قوطی کبریت خالیِ هم‌شکل و هم‌اندازه، مقداری شن یا ماسه، و تعدادی مهره‌ی فلزی بزرگ.

1. ۱درون یکی از قوطی‌ها ۳ عدد مهره قرار دهید.
2. ۲درون قوطی کبریت دیگر، مقداری شن بریزید.
3. ۳قوطی‌ها را روی میز بگذارید. آیا می‌توانید سنگینی این قوطی‌ها را فقط با استفاده از حس بینایی خود مقایسه کنید؟
4. ۴حالا از حس لامسه کمک بگیرید؛ سنگینی دو قوطی را به کمک دستانتان با هم مقایسه کنید.
5. ۵اگر قوطی حاوی شن سبک‌تر یا سنگین‌تر بود، مقدار شن را آن‌قدر تغییر دهید تا سنگینی دو قوطی مساوی احساس شود.

1. الف) فکر می‌کنید چطور می‌توانید مطمئن شوید که سنگینی قوطی‌ها با هم برابر است؟

   پاسخ: با حس بینایی یا لامسه نمی‌شود. دو قوطی هم‌شکل‌اند، پس چشم چیزی نمی‌گوید؛ و دست وقتی دو چیزِ نزدیک‌به‌هم را می‌سنجد اشتباه می‌کند. برای مقایسه‌ی دقیق به وسیله‌ای نیاز داریم که خودش قضاوت کند.

ترازو بسازید و اندازه‌گیری کنیدفعّالیتصفحه ۲۶ کتاب درسی

وسایل لازم: دو لیوان کاغذی، شش تکّه نخ محکم و هم‌اندازه، یک چوب یا لوله‌ی پلاستیکی، یک تکّه نخ کوتاه، یک میخ و خط‌کش.

1. ۱مانند تصویر، با میخ در هر لیوان سه سوراخ با فاصله‌ی یکسان ایجاد کنید.
2. ۲از هر سوراخ یک نخ عبور دهید و آن را گره بزنید. سپس انتهای نخ‌ها را به هم گره بزنید.
3. ۳انتهای نخ‌ها را با فاصله‌ی یکسان از انتهای چوب، به دو سر آن ببندید.
4. ۴با خط‌کش وسط چوب را مشخّص کنید. یک تکّه نخ کوتاه را درست در وسط چوب به‌عنوان تکیه‌گاه گره بزنید و سپس آن را به مکان ثابتی در فضای اطراف آویزان کنید. مطمئن شوید که چوب یا لوله کاملاً صاف و افقی قرار گرفته است.
5. ۵با این ترازو، سنگینی قوطی‌های کبریت و چند وسیله‌ی دلخواه دیگر را با هم مقایسه کنید.

وسیله‌ای که ساخته‌اید یک ترازوی تعادلی است.

جرم چیست؟صفحه ۲۷ کتاب درسی

همه‌ی اجسام از مادّه تشکیل شده‌اند. مقدار مادّه‌ی تشکیل‌دهنده‌ی هر جسم را جرم آن جسم می‌نامند.

تا این‌جا یاد گرفتید که با استفاده از ترازوی تعادلی می‌توان جرم اجسام را با هم مقایسه کرد. امّا چطور می‌توانیم بفهمیم که جرم هر مادّه چه‌قدر از دیگری بیشتر است؟

جرم

مقدار مادّه‌ی تشکیل‌دهنده‌ی یک جسم

ترازوی تعادلی

ترازویی که فقط می‌گوید کدام طرف سنگین‌تر است، نه اینکه چند گرم

جرم پاک‌کن برابرِ چند گیره است؟فعّالیتصفحه ۲۸ کتاب درسی

وسایل لازم برای هر گروه: ترازوی تعادلی، یک پاک‌کن، یک مداد، یک توپ پلاستیکی کوچک، و گیره‌های کاغذِ هم‌شکل و هم‌اندازه به میزان لازم.

1. ۱پاک‌کن را در یک طرف ترازو قرار دهید. در طرف دیگر، آن‌قدر گیره‌ی کاغذ بریزید تا ترازو کاملاً صاف و افقی بایستد.
2. ۲همین کار را با مداد و توپ پلاستیکی هم تکرار کنید و بنویسید جرم هر کدام برابر با جرم چند گیره است.
3. ۳جرم پاک‌کن، مداد و توپ پلاستیکی را با هم مقایسه کنید.

1. الف) اگر از هر کدام از گیره‌های کاغذِ روبه‌رو استفاده کنیم، نتایج تغییر خواهند کرد؟

   پاسخ: بله. اگر گیره‌ها هم‌اندازه نباشند، شمارشِ گیره دیگر معنایی ندارد. آزمایش را تکرار کنید تا خودتان ببینید — همین است که دانشمندان را به یکای مشترک رساند.

گرم و کیلوگرمصفحه ۲۸ کتاب درسی

دانشمندان و بسیاری از مردم جهان، برای اندازه‌گیری جرم مواد، از یکای مشترک گرم و کیلوگرم استفاده می‌کنند. یکای کیلوگرم برای اندازه‌گیری جرم جسم‌های سنگین‌تر به کار می‌رود و یکای گرم برای جسم‌های سبک‌تر. هر کیلوگرم برابر با ۱۰۰۰ گرم است.

1. الف) درباره‌ی انواع ترازوها و کاربرد هر کدام اطّلاعات جمع کنید. شما برای اندازه‌گیری جرم خود از کدام ترازو استفاده می‌کنید؟

   پاسخ: ترازوی خانگی و دیجیتال برای وزن کردن خود، ترازوی مغازه برای خرید، ترازوی حسّاس آزمایشگاه برای مقدارهای بسیار کم. گزارشتان را با داده‌نما (اینفوگرافیک) یا پرده‌نگار به کلاس بدهید.

کتاب در پانویس نوشته است تبدیل یکاهای اندازه‌گیری به یکدیگر جزو اهداف آموزشی این درس نیست؛ پس کافی است بدانید کدام یکا برای چه چیزی به کار می‌رود.

مواد چه‌قدر جا می‌گیرند؟فعّالیتصفحه ۲۹ کتاب درسی

وسایل لازم: ترازوی تعادلی، مقداری خمیر بازی و یک تکّه یونولیت. در یک طرف ترازو یک تکّه یونولیت قرار دهید و در طرف دیگر آن‌قدر خمیر بازی بگذارید تا جرم دو طرف برابر شود و ترازو به تعادل برسد.

1. الف) کدام‌یک از این دو جمله درست است؟ «جرم یونولیت از جرم خمیر بازی بیشتر است» یا «یونولیت از خمیر بازی جای بیشتری گرفته است».

   پاسخ: جمله‌ی دوم. ترازو خودش نشان داد که جرم دو طرف برابر است؛ پس تفاوتی که با چشم می‌بینید جرم نیست، جاست. مواد جا می‌گیرند و به مقدار جایی که هر مادّه می‌گیرد، حجم آن می‌گویند.

حجم

مقدار جایی که یک مادّه می‌گیرد

استکانِ علی و لیوانِ رضافعّالیتصفحه ۳۰ کتاب درسی

یک ظرف و یک پارچ آب داریم. علی با استفاده از یک استکان، حجم آب درون ظرف را اندازه گرفت و رضا با استفاده از یک لیوان، حجم آب درون پارچ را.

1. الف) با توجّه به گزارش علی و رضا، آیا می‌توان گفت که حجم آب درون ظرف از حجم آب درون پارچ بیشتر است؟

   پاسخ: نه. ۶ بزرگ‌تر از ۴ است، امّا استکان و لیوان یک‌اندازه نیستند؛ پس این دو عدد اصلاً با هم قابل مقایسه نیستند. برای مطمئن شدن باید هر دو را با یک پیمانه اندازه بگیریم.

لیتر و میلی‌لیترفعّالیتصفحه ۳۱ کتاب درسی

دانشمندان و بیشتر مردم جهان، برای اندازه‌گیری و بیان حجم مایع‌ها در زندگی روزمرّه از یکای لیتر استفاده می‌کنند. برای اندازه‌گیری حجمِ مقدار کمی از مایع‌ها از یکای میلی‌لیتر استفاده می‌کنیم. هر لیتر برابر با ۱۰۰۰ میلی‌لیتر است.

1. الف) چند ظرف از اطراف خود به کلاس بیاورید و حجمی را که روی هرکدام نوشته شده در جدول بنویسید.

   پاسخ: کتاب خودش سطر اوّل جدول را پر کرده است: بطری آب معدنی بزرگ، ۱۵۰۰ میلی‌لیتر. بقیّه را از روی برچسبِ خودِ ظرف بخوانید، نه از روی حدس.

2. ب) به اطراف خود دقّت کنید. از بین چیزهایی که در کلاس می‌بینید، کدام از همه بیشتر جا گرفته است؟ کدام کمترین حجم را دارد؟

   پاسخ: معمولاً کمد یا میز معلّم بیشترین و مثلاً یک پاک‌کن یا گیره کمترین حجم را دارد. دقّت کنید که این پرسش درباره‌ی جا گرفتن است، نه سنگینی.