Измерительные приборы – наши помощники

Чтобы изготовить модель машины, мне пришлось выполнить более 20 различных операций. И почти половина их связана с измерениями. Интересно, существуют ли профессии, в которых вообще не нужно ничего измерять с помощью приборов. Я таких не обнаружил. Не удалось мне обнаружить и школьный предмет, при изучении которого не было бы необходимости в измерениях.

«Наука начинается с тех пор, как начинают измерять, - говорил Д. И. Менделеев. - Точная наука немыслима без меры». Действительно, роль измерений в жизни современного человека очень велика.

В популярном энциклопедическом словаре дается определение измерению. Измерения – это действия, производимые с целью нахождения числовых значений, количественной величины в принятых единицах измерения. ¹

Значение измеряемой величины зависит от выбранной единицы измерения.

Измерить величину можно с помощью приборов. В повседневной жизни мы уже не можем обойтись без часов, линейки, измерительной ленты, мерного стакана, термометра, электрического счетчика. Можно сказать, с приборами мы сталкиваемся на каждом шагу.

Посещая кружок «Физика и мы», я познакомился с темой «Измерения – основа техники». Данная тема стала мне интересной, и я задался целью изучить глубже простейшие измерительные приборы, научиться их применять при измерении длины, площади фигур и объемов тел, чтобы использовать полученные навыки в конкретных ситуациях.

Я поставил перед собой задачи: собрать материал по теме, интересные факты, научиться измерять величины разными способами

II. Историческая справка.

Измерения люди делали с давних пор. В Древней Руси наши предки пользовались такими мерами, как пядь, локоть, аршин, верста, сажень. Эти единицы были связаны с размерами тела человека. Конечно, пользоваться такими единицами удобно – они всегда под рукой. Но с другой стороны у каждого был «свой аршин».

Пядь - это расстояние между вытянутыми большим и указательным пальцами руки (от 19 до 23 см).

Моя пядь составляет 16 см. Сколько пядей в длине моего рабочего стола? Измерив его, я узнал, что 8, а значит длина стола l = 128 см. Точные измерения с помощью измерительной ленты показали, что длина рабочего стола l = 126 см.

Как видно, что эта мера несовершенна. До сих пор бытуют выражения: «семи пядей во лбу», «сам с ноготок, а борода с локоток», «видеть на сажень сквозь землю», «от горшка три вершка», «сидишь, как аршин проглотил», «сам с вершок, а голова с горшок», «пять верст до небес и все лесом». Но все эти меры неточные. В 1790 году в Париже был принят декрет о введении единых мер длины и веса.

III. Способы измерения.

1. Измерение площади.

Почему подушка мягкая, а пол жесткий? Чтобы ответить на этот вопрос, надо научиться измерять площади.

Квадратик, сторона которого имеет длину 1 см, называется квадратным сантиметром.

Каждую из трех фигурок можно разрезать на семь таких квадратиков. Значит, площадь каждой из них S = 7 см².

Следующая фигура состоит из 15 квадратиков.

У данного прямоугольника длина равна l = 5 см, а ширина b = 3 см.

Чтобы вычислить площадь прямоугольника надо длину умножить на ширину S = l · b = 5 · 3 = 15 см².

Умея находить площадь прямоугольника, можно вычислять и площади других фигур.

Например, чтобы найти площадь «молоточка» не надо пересчитывать все квадратики. Можно разделить его на два прямоугольника; один из них имеет площадь S1 = 6 · 3 = 18 см², а второй S2= 2 ·8 = 16 см². Поэтому площадь всего «молоточка» S= S1 + S2 = 18 + 16 = 34 см ²

Если в прямоугольнике провести диагональ, то он разобьется на два треугольника. Они равны. Если один из них вырезать, его можно точно наложить на другой. Поэтому оба треугольника имеют одинаковую площадь, и площадь каждого из них в два раза меньше площади прямоугольника.

Площадь прямоугольника равна

S = l · b = 10 · 6 = 60 см².

Площадь треугольника равна

S = 60 : 2 = 30 см².

Из этого легко сформировать общее правило вычисления площади прямоугольного треугольника S = l · b : 2.

Чтобы вычислить площадь прямоугольного треугольника надо произведение двух сторон, образующих прямой угол, разделить на два.

Если фигуру креста разрезать на 4 части, проведя две прямые, а потом переложить их, то можно составить квадрат.

Получается, что площадь квадрата равна площади креста – ведь они составляются из одних и тех же частей.

S= l · b = 6 · 6 = 36 см².

А как определить площадь фигуры сложной формы, например бабочки? Надо на нее наложить палетку.

Палетка- это прозрачная пленка, разделенная на одинаковые квадраты: это могут быть мм², дм², см².

Я сложил количество полных квадратов с половиной числа неполных квадратов. Всего: 160 + 62: 2= 191 (см²). Площадь бабочки примерно равна S = 191 см²

Конечно, в квадратных сантиметрах удобно вычислять небольшие площади.

Я измерил длину l и ширину b пола в школьном музее метром и вычислил площадь в см².

l= 582 см, b = 612 см, S= l · b = 582 · 612= 356184 (см²)

Зная площадь пола, я рассчитал, сколько надо купить краски для его покраски. В банке 0,8 кг или 800 г эмали. На этикетке написано, что на 1 м² площади, нужно 100 г краски. 1 м² = 10 000 см². Значит, 1 банкой эмали можно покрасить 80 000 см². Делю 356184 см² на 80 000 см² и получаю 4,45. Значит, 4 банки не хватит, чтобы покрасить пол в музее. А следует, надо купить 5 таких банок.

Для измерения больших площадей используют квадратные метры. Я измерил длину l и ширину b спортивной площадки в школе метром и вычислил площадь S.

l= 24 м, b = 29 м, S = l · b = 24 · 29 = 696 м².

Площади больших земельных участков, например, колхозных полей, измеряют двухметровым сажнем и выражают в га, еще больших территорий, например, площадь поверхности земли в квадратных километрах. Так, площадь поверхности земного шара вместе с морями и океанами составляет примерно 560 млн. км², площадь суши – примерно 140 млн. км².

Все тела давят на поверхности, на которой они находятся. Если лечь на деревянный пол, то голова будет соприкасаться с полом небольшой площадью. На эту площадь будет давить весь вес головы и на каждый см² участка будет приходиться большое давление. Такое же давление будет испытывать голова со стороны пола, и это будет чувствительно. А если лечь на подушку, то площадь её соприкосновения с головой будет больше – подушка приминается. Тот же вес головы распределяется на большую площадь и давление на голову со стороны подушки окажется меньшим. Поэтому пол жесткий, а подушка мягкая.

Определять площади должны уметь инженеры, строители, лесоводы и многие другие специалисты.

2. Измерение объема.

Как узнать, сколько крупинок пшена помещается в стакане?

Для этого надо поделить общий объем крупы на объем одной крупинки. Сначала научимся измерять объем тела.

В детской энциклопедии «Что такое. Кто такой» говорится: «Объем - величина, связанная с пространственными размерами тел».

Кубик, ребро которого имеет длину 1 см, называется кубическим сантиметром. Для измерения объема надо определить, какое количество кубиков помещается в теле.

То есть, как бы построить тело из одинаковых кубиков. Я решил узнать объем кубика Рубика и посчитал, сколько цветных кубиков в него входит. Я перемножил количество кубиков, входящих в его длину l, ширину b и высоту h.

¹Что такое. Кто такой. Том 2. Издательство «Педагогика – Пресс» Москва 1992, стр. 320

V = l · b · h , V = 3· 3 · 3 = 27 (см³)

Объем жидкостей и сыпучих тел часто измеряют в литрах и миллилитрах, а объем нефти в баррелях (159 л).

1 л = 1 дм³ = 1000 см³, 1 л = 1000 мл

Я решил рассчитать объем песочницы в детском садике и узнать, сколько ведер песка надо в неё засыпать, чтобы заполнить полностью. Для этого я измерил длину l, ширину b и высоту h песочницы измерительной лентой и перемножил полученные значения.

V= l · b · h , V= 240 · 300 · 28 = 2 016 000 (см³)

Чтобы определить количество ведер песка, надо разделить этот объем на объем одного ведра. Он равен 10 л или 10 000 см³.

Количество ведер = 2 016 000 : 10 000 = 201,6 ≈ 202 ведра.

Чтобы засыпать песочницу на половину понадобится примерно 100 ведер.

А как измерить объем тела неправильной формы? Например, объем камня, ложки, металлического бруска.

Объем тела неправильной формы и объем жидкости измеряют с помощью мензурки.

Руководитель кружка нам объяснил. , что мензурка – это прозрачный сосуд с делениями, указывающими объем налитой в нее жидкости. Чаще всего мензуркой измеряют объем в миллилитрах (мл).

Чтобы измерить объем твердых тел с помощью мензурки надо провести следующий опыт. Сначала нальем в мензурку некоторое количество жидкости и измерим её объем, например 70 мл. Затем, опустим в мензурку тело. Объем жидкости увеличился и стал равен 90 мл. Чтобы найти объем погруженного тела, надо вычесть из объема жидкости с телом объем жидкости в мензурке, т. е. V= 90 – 70 = 20 (мл) или 20 см³.

Теперь я могу определить общий объем крупы в стакане. Для этого наливаю в него воды так, чтобы она заполнила промежутки между крупинками и с помощью мензурки этот объем определяю.

Чтобы определить объем одной крупинки шарообразной формы, надо знать её диаметр.

Существует два способа.

Первый называется методом рядов. Укладываю крупинки пшена в один ряд, плотно друг к другу и измеряю его длину. Она равна l = 20 мм. Считаю число частиц, их в ряду 10. Делю длину ряда на число частиц 20 : 10 = 2 (мм). Значит диаметр крупинки равен 2мм.

Второй способ более точный. Измерения можно произвести штангенциркулем.

В энциклопедическом словаре юного техника есть определение этого прибора.

Штангенциркуль – это измерительный инструмент, применяемый в машиностроении. Он служит для измерений и разметки линейных размеров отверстий, валов и т. д. Действует он так: на металлической линейке (штанге), имеющей деления, нанесенные обычно через 1 мм, двигается рамка. Штанга оканчивается губками, и у рамки есть губки. Зажали деталь между губками рамки и штанги – и на штанге сразу виден размер¹. Итак, размер крупинки пшена равен 1,9 мм.

По результатам данных я пришел к выводу, что более точные измерения можно получить с помощью штангенциркуля. В технике измерения нельзя производить приблизительно или на «глазок».

Истинные значения всех величин можно получить с помощью измерительных приборов. Не зря их называют оружием науки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Занимаясь в школьной мастерской, я сделал разделочную доску, кораблик- буксир, машинку. Начал работу над кораблем-парусником. В процессе работы мне приходится знакомиться с чертежами и читать их. Все детали, выполненные мной, сначала измеряю с помощью линейки, метра, штангенциркуля. Считаю, что полученные навыки и умения помогают мне при решении занимательных задач по математике, на занятиях в кружках «Природа и фантазия», «Художественная обработка древесины» и не только в школе, а и в жизни.

Мне очень интересно было работать над этой темой. Есть кое-какие задумки и планы. В будущем хочу научиться измерять массу и температуру различных тел.