2. Lue

Pinta-ala ja tilavuus

 

Kerrostaloissa on suoria ja vinoja pintoja.Lähde: Pixabay (CC0)

Mittaaminen ja matematiikka kuuluvat arkipäivään

Mittaamista tarvitaan monenlaisissa tilanteissa, kuten rakennustyömailla ja kaupankäynnissä. Myös fysiikan ilmiöiden tutkimisessa tarvitaan mittaamista. Kun halutaan määrittää kappaleen tiheys, mitataan sen massa ja tilavuus. Sen jälkeen massa jaetaan tilavuudella, jolloin saadaan tietää kappaleen tiheys. Avuksi tarvitaan siis matematiikkaa.

Myös useissa arkipäivän askareissa tarvitaan mittaamista ja laskemista. Kun tekee vaikkapa kakkua, kannattaa mitata ainekset tarkasti keittiön mitta-astioilla. Jos taas seinään tarvitaan uusi tapetti, pitää tietää, miten seinän pinta-ala lasketaan.

Pinta-alan määrittämistä tarvitaan monissa tilanteissa

Pinta-ala kuvaa kaksiulotteisen pinnan suuruutta. Pinta-alan perusyksikkö on neliömetri. Tarvittaessa käytetään myös pienempiä pinta-alan yksiköitä. Niitä ovat esimerkiksi neliödesimetri, dm2, ja neliösenttimetri, cm2.

Suure: pinta-ala, tunnus A

Yksikkö: neliömetri, lyhenne m2 

Joillekin geometrisille kuvioille on olemassa pinta-alojen laskemista varten omat laskukaavat. Esimerkiksi suorakulmion pinta-ala voidaan laskea, kun tiedetään sen kaksi mittaa: kanta ja korkeus. Pinta-ala on näiden pituuksien tulo.

suorakulmion pinta-ala = kanta · korkeus
Huoneen seinän leveys on 5 metriä ja korkeus 2,5 metriä.

Esimerkki 1. Suorakulmion pinta-alan laskeminen:

Epäsäännöllisen muotoisen alueen pinta-ala lasketaan niin, että alue jaetaan pienempiin säännöllisiin geometrisiin kuvioihin. Esimerkiksi jalanjäljen pinta-ala määritetään piirtämällä jalkapohjan kuva ruutupaperille. Sen jälkeen lasketaan ruutujen lukumäärä. Pinta-ala saadaan selville, kun kerrotaan ruutujen lukumäärä yhden ruudun pinta-alalla.

Ruutupaperille on piirretty jalanjälki.Esimerkki 2. Epäsäännöllisen muotoisen alueen pinta-alan laskeminen:

Tavallisessa ruutupaperissa yhden ruudun sivun pituus on 0,7 cm. Yhden ruudun pinta-ala on tällöin  Kuvassa olevan jalanjäljen pinta-ala on 331 ruutua. Jalanjäljen pinta-ala saadaan kertomalla yhden ruudun pinta-ala ruutujen lukumäärällä.

 

Pinta-alaa määritettäessä selvitetään siis, kuinka monta pinta-alayksikköä, esimerkiksi neliösenttimetriä, määritettävän alueen sisälle mahtuu.

Tilavuus voidaan määrittää viivaimen tai vesiastian avulla

Tilavuus kuvaa kolmiulotteisen tilan suuruutta. Tilavuuden perusyksikkö on kuutiometri. Tarvittaessa käytetään myös pienempiä pinta-alan yksiköitä. Niitä ovat esimerkiksi kuutiodesimetri, dm3, ja kuutiosenttimetri, cm3. Näitä yksiköitä kutsutaan tilavuusmitoiksi.

Suure: tilavuus, tunnus V

Yksikkö: kuutiometri, lyhenne m3

Joillekin kappaleille on määritetty laskukaavoja tilavuuden laskemiseksi. Esimerkiksi suorakulmaisen särmiön tilavuus voidaan laskea, kun tiedetään särmiön pituus, leveys ja korkeus.

suorakulmaisen särmiön tilavuus = pituus · leveys · korkeus

Laatikon eli suorakulmaisen särmiön leveys on 4 cm, syvyys 5 cm ja korkeus 4 cm.Esimerkki 3. Suorakulmaisen särmiön tilavuuden laskeminen:

 

 

Epäsäännöllisen muotoisen kappaleen tilavuus määritetään niin, että upotetaan kappale veteen. Sen jälkeen mitataan, kuinka paljon veden pinta nousee astiassa.

Nestemäisten aineiden tilavuudet ilmoitetaan usein vetomittojen avulla. Vetomittoja ovat esimerkiksi millilitra, senttilitra, desilitra ja litra. Tilavuus- ja vetomittojen välillä on yhteys. Yhden kuutiodesimetrin tilavuusmitta vastaa yhden litran vetomittaa. Eli  Kuutiosenttimetri on kuutiodesimetrin tuhannesosa ja siksi 


Esimerkki 4. Epäsäännöllisen kappaleen tilavuuden määrittäminen:

Epäsäännöllisen muotoisen kappaleen tilavuus saadaan selville upottamalla se veteen. Kun kivi upotetaan narun varassa mittalasiin vedenpinnan alapuolelle, veden pinta nousee kiven tilavuuden verran. Koska tässä esimerkissä veden pinta nousi 600 millilitrasta 640 millilitraan, on kiven tilavuus 40 ml.

Isossa mittalasissa on vettä, ja kiveen on sidottu kiinni naru.Lähde: J. Hiltunen

Kivi on upotettu mittalasiin, jolloin veden pinta on noussut.Lähde: J. Hiltunen

Muuttamalla vetomitta tilavuusmitaksi voidaan kiven tilavuus ilmoittaa myös kuutiosenttimetreinä: 

Kun määritetään kappaleen tilavuutta, ratkaistaan siis, montako yhden yksikön kokoista kuutiota mahtuu mitattavan kappaleen sisälle.

Muista nämä:

  • Pinta-ala kuvaa kaksiulotteisen pinnan kokoa.
  • Pinta-alan perusyksikkö on neliömetri.
  • Tilavuus kuvaa kolmiulotteisen kappaleen kokoa.
  • Tilavuuden perusyksikkö on kuutiometri.
  • Kappaleen tilavuus voidaan ilmoittaa tilavuusmittojen tai vetomittojen avulla.