Cada objecte ocupa espai. La quantitat d’espai que ocupa un objecte es coneix com a volum. Per a objectes de forma geomètrica simple (per exemple, esferes, cubs, etc.), el volum es pot calcular amb una fórmula. Per exemple, la fórmula per al volum d’una esfera és (4/3) * pi * radi ^ 3. No obstant això, en experiments reals i en la vida diària, els objectes poques vegades tenen una forma geomètrica senzilla, i no hi ha una fórmula senzilla per determinar el volum. Per tant, cal un enfocament millor que l'anàlisi dimensional.
Farem servir el desplaçament d’aigua per calcular el volum d’objectes domèstics petits i de forma irregular. Penseu en una banyera plena d’aigua. En entrar a la banyera, es desplaça un volum d'aigua igual al volum del cos que està submergit. Això és perquè ara esteu ocupant l'espai que ocupava l’aigua anteriorment. Aquest principi es denomina principi de Arquímedes. Mitjançant aquest concepte, es pot calcular el volum de qualsevol objecte.
Utilitzarem aquest principi per calcular el volum d’un element de la llar que pot cabre en una tassa de mesura.
Per calcular el volum d’un petit objecte per a la llar, necessitareu cinc coses:
1. Una tassa de mesura amb intervals clarament marcats que defineixen el volum en mil·lilitres
2. Un marcador fosc
3. Paper de bloc de notes
4. Llapis / ploma
5. Un objecte que cabrà a la tassa de mesura (calcularem el volum d'aquest objecte) *
* Alguns objectes molt petits (per exemple, clips, agulles, etc.) no desplaçaran aigua suficient per fer una bona mesura (vegeu el darrer pas "Altres investigacions" per obtenir més informació).
El cost total de tots aquests articles és inferior a $ 10, sense incloure l’objecte a mesurar.
L’experiment no hauria de dur més de deu minuts. És ràpid i fàcil.
NOTA:
Pel bé del vostre objecte, assegureu-vos que és impermeable.
Subministraments:
Pas 1: comproveu que l’objecte s’adequa a la tassa de mesura
Per calcular el volum d’un objecte ha de ser capaç d’adaptar-se a la tassa de mesura i estar completament submergit si la tassa de mesura estava plena d’aigua.
Pas 2: col·loca l’objecte a la copa
Pas 3: ompliu la tassa amb prou aigua per cobrir completament l’objecte
Nota: La quantitat d'aigua utilitzada aquí és independent del volum de l'objecte. Assegureu-vos que el nivell final de l’aigua a la tassa de mesura no excedeixi les dimensions de la tassa de mesura.
Pas 4: Feu una mesura
Dibuixa una línia a l'exterior de la tassa de mesura amb el marcador fosc a l'alçada de l'aigua de la tassa. La línia s’ha de dibuixar a la pàgina costat de mil·lilitres de la tassa de mesura.
Pas 5: Traieu l’objecte i feu una altra mesura
Traieu l’objecte i dibuixeu una altra línia fosca a la tassa de mesura a l’altura de la nova línia d’aigua. Assegureu-vos que aquesta línia està per sota de la primera línia del costat del mil·lilitre de la tassa de mesura. Aboqueu l'aigua per la pica quan ho feu; farà que les línies siguin més fàcils de veure.
Pas 6: Graveu el volum a cada línia
Ara, feu el paper, el llapis o el llapis. Anoteu el volum a la línia fosca superior. Assegureu-vos que el volum que esteu gravant és en mil·lilitres. Si la línia fosca no es troba en una línia clara a la tassa de mesura, calculeu el valor de la millor manera possible. A continuació, repetiu per a la línia inferior.
Pas 7: Restar el número inferior del nombre més alt per trobar el volum
Ara que teniu dos valors per al volum en mil·lilitres, restar el nombre inferior del nombre més alt. Aquesta diferència és el volum de l'objecte en mil·lilitres.
Per convertir-lo en una quantitat més útil, tingueu en compte que 1 mil·lilitre = 1 centímetre cúbic. Ara coneixeu el volum del vostre objecte en centímetres cúbics!
Pas 8: més investigacions mitjançant un cilindre graduat
Per a una mesura més precisa del volum, realitzeu el mateix procés utilitzant un cilindre graduat en lloc d'una tassa de mesura. Això produirà mesuraments més precisos perquè el cilindre graduat té una precisió de mesura més alta.
* Per a objectes molt petits, aquesta és l'única manera de mesurar amb precisió el seu volum mitjançant el mètode d'Arquimedes, ja que els cilindres graduats tenen la precisió necessària per mesurar el petit desplaçament d'aigua que causen aquests objectes.
