Patyrinėkime (1.4 tema)

Norėdami tyrinėti aplinką, turime išmokti atlikti paprasčiausius matavimus: nustatyti kūno masę ir kūno tūrį. Pabandykime ką nors pamatuoti ir patobulinti laboratorinio darbo įgūdžius.

Norėdami išmatuoti kūno masę, turime tą kūną pasverti. Žmonės svėrė daiktus jau senų senovėje, pirmieji įrašai apie tai randami dar III–IV a. pr. Kr. Kūno masė buvo lyginama su pasirinktu masės vienetu – etalonu. Įvairiose vietovėse masės vienetai labai skyrėsi. Pavyzdžiui, Lietuvojè dar X a. pradėtas vartoti masės vienetas ilgasis, lygus apie 200 g. Sunkesnei masei nustatyti tada buvo naudojamas masės vienetas akmuo, jo masė lygi apie 15 kg. O Euròpoje buvo ypač paplitęs masės vienetas svaras, jo masė – apie 400 g. Kai kuriose šalyse masė svarais matuojama iki šiol. Tik XIX a. pasaulyje patvirtintas kūno masės etalonas – kilogramas, pagamintas iš brangiųjų metalų iridžio ir platinos lydinio. Šis etalonas saugomas šalia Parỹžiaus įkurtuose Matų ir saikų rūmuose. Pagal šį etaloną ir jo kopijas buvo nustatoma kūno masė. Masės etalono kopiją turi ir Lietuvà. Nuo 2019 m. Parỹžiuje esantis etalonas nebenaudojamas, o kūno masė apskaičiuojama pagal sudėtingas formules.

Kūno masei nustatyti sukurta įvairiausių svarstyklių. Jos paremtos masės matavimu lyginant su pasirinktais svarmenimis. Seniau buvo naudojamos svarstyklės, sudarytos iš dviejų lėkštelių. Ant vienos buvo dedami svarmenys, ant kitos – kūnas, kurio masę reikia nustatyti (1.4.1 pav.). Svarstyklės buvo taip ištobulintos, kad dabar jomis galima pasverti net žmogaus plauką.

Yra daugybė įvairių svarstyklių, net naudojamų virtuvėje. Sverti tokiomis svarstyklėmis labai paprasta: tereikia jas įjungti ir, pasirodžius skaičiams, uždėti sveriamą kūną, pavyzdžiui, tuščią lėkštę (1.4.2 pav.). Tokios svarstyklės turi tik vieną lėkštelę, jose nėra svarmenų.

Vis dėlto svarstyklės yra prietaisas ir jis gali klysti. Todėl dažnai sveriame ne vieną, o kelis kartus, tada apskaičiuojame kūno masės vidurkį. Atlikime paprastą tyrimą ir įsitikinkime, ar turimos svarstyklės yra tikslios.

Jums reikės svarstyklių ir kokio nors daikto, kurio masę norite nustatyti. Uždėkite sveriamą kūną ant svarstyklių ir nustatykite jo masę. Tada išjunkite svarstykles ir vėl įjunkite. Dar kartą pasverkite kūną. Užrašykite jo masę. Šį bandymą pakartokite tris kartus. Jei visais trimis atvejais masė sutampa, vadinasi, tai ir yra tikroji kūno masė.

Kas kita, jei visais trimis atvejais gavote skirtingus rezultatus, nors skirtumas ir visai nedidelis. Tada, kad nustatytumėte tikrąją masę, reikės apskaičiuoti visų svėrimo rezultatų vidurkį: sudėkite visų trijų svėrimų rezultatus ir padalykite iš trijų. Tarkime, pirmą kartą pasvėrę gavote 12 g, antrą – 10, o trečią – 11. Sudėjus šiuos skaičius, bus 33 g. Šį skaičių padaliję iš 3, gausime 11 g. Vadinasi, tikroji kūno masė yra 11 g.

Iš šių duomenų nesunkiai apskaičiuosime svėrimo paklaidą, tai yra kiek tikroji masė gali skirtis sveriant šiomis svarstyklėmis. Tai labai paprasta. Pirmąkart pasvėrę gavome 12 g, vadinasi, rezultatas nuo tikrosios masės skyrėsi 1 g. Antruoju atveju masė buvo 10 g, taigi 1 g mažesnė už tikrąją. Rezultatai skiriasi 1 g (gauname arba didesnę, arba mažesnę masę). Tai reikia žinoti tomis svarstyklėmis sveriant kūnus. Toks masės skirtumas vadinamas svarstyklių paklaida. Kuo svarstyklės tikslesnės, tuo paklaida mažesnė.

• Kūnų masė matuojama svarstyklėmis ją lyginant su svarelio mase (masės etalonu).
• Svarstyklės gali turėti paklaidą, ji nustatoma kelis kartus pasvėrus kūną.
• Kūno tūris gali būti apskaičiuojamas pagal išstumto vandens tūrį.