حجمِ یک سنگ را چطور اندازه بگیریم؟
حجمِ یک جعبه‌ی کفش را با خط‌کش و ضرب به دست می‌آوریم. اما حجمِ یک سنگِ ناهموار یا یک کلید را چطور؟ این‌ها نه طول و پهنای مشخصی دارند و نه گوشه‌ی صافی. ارشمیدس، دانشمندِ یونانیِ باستان، برای حلِ همین معما راهی پیدا کرد که امروز هم در هر آزمایشگاهی به کار می‌رود.
خواندنِ استوانه‌ی مدرج
برای اندازه‌گیریِ حجمِ مایع، ظرفی به نامِ استوانه‌ی مدرج داریم: لوله‌ای باریک و بلند که روی بدنه‌اش خط‌هایی بر حسبِ میلی‌لیتر یا سانتی‌مترمکعب کشیده شده است.
سطحِ آب در لوله‌ی باریک صاف نیست؛ کناره‌هایش کمی بالا می‌رود و وسطش پایین‌تر است. به این سطحِ خمیده هلال می‌گوییم. برای خواندنِ درستِ حجم:
- استوانه را روی میزِ صاف بگذارید.
- چشمتان را هم‌سطحِ آب بیاورید، نه بالاتر و نه پایین‌تر.
- عدد را از روی پایین‌ترین نقطه‌ی هلال بخوانید.
آب جا باز می‌کند
وقتی جسمی را در آب فرو می‌بریم، جسم جای خودش را از آب می‌گیرد و آب را بالا می‌برد. هر چه جسم بزرگ‌تر باشد، آب بیشتر بالا می‌آید. حجمِ آبی که بالا آمده، دقیقاً برابر با حجمِ جسم است.
پس روش این است:
- در استوانه‌ی مدرج آن‌قدر آب بریزید که جسم کاملاً زیرِ آن برود، و حجم را بخوانید.
- جسم را با نخ، آرام در آب پایین ببرید تا آب بیرون نپاشد.
- حجمِ تازه را بخوانید.
- حجمِ اول را از حجمِ دوم کم کنید.
اگر آب از ۵۰ میلی‌لیتر به ۶۵ میلی‌لیتر برسد، حجمِ سنگ ۶۵ منهای ۵۰، یعنی ۱۵ میلی‌لیتر است؛ و چون هر میلی‌لیتر یک سانتی‌مترمکعب است، حجمِ سنگ ۱۵ سانتی‌مترمکعب است.
این روش برای جسمی که روی آب می‌ماند، مثلِ چوب‌پنبه، کار نمی‌کند، مگر اینکه آن را با یک سوزنِ نازک کاملاً زیرِ آب نگه داریم. برای جسمی که در آب حل می‌شود، مثلِ حبه‌ی قند، هم جواب نمی‌دهد.
در خانه امتحان کنید
- یک پیمانه‌ی مدرجِ آشپزخانه (یا یک بطریِ شفاف که روی آن با ماژیک و یک قاشقِ مدرج خط کشیده‌اید) بردارید.
- تا نیمه آب بریزید و عدد را بخوانید.
- چند تیله یا یک سنگِ کوچکِ تمیز را آرام داخلش بیندازید و دوباره بخوانید.
- حجمِ تیله‌ها چقدر شد؟
واژه‌های این درس
- استوانه‌ی مدرج - لوله‌ای شیشه‌ای یا پلاستیکی با خط‌کشیِ میلی‌لیتری برای سنجیدنِ حجمِ مایع.
- هلال - سطحِ خمیده‌ی مایع در لوله‌ی باریک.
- جابه‌جا کردنِ آب - بالا بردنِ آب با فرو رفتنِ جسم در آن؛ راهی برای سنجیدنِ حجمِ جسم‌های نامنظم.
ایده‌ی اصلی
حجمِ مایع را با چشمِ هم‌سطح و از پایین‌ترین نقطه‌ی هلال می‌خوانیم. حجمِ جسمِ نامنظم برابر با حجمِ آبی است که هنگامِ فرو رفتنش بالا می‌آید.