Avval o‘rganing: Silindr, konus, shar
Hajm — jism egallagan fazo miqdori; u kub birliklarda o‘lchanadi: sm³, dm³ (litr), m³. Hajm masalalari amaliy hayotda doim uchraydi: idishga necha litr suv sig‘adi, qurilishga qancha beton kerak, metallni eritib nechta detal quyish mumkin. Formulalar ikki katta oilaga bo‘linadi: «silindrsimon» jismlar (prizma, silindr) — V = S·h, «uchli» jismlar (piramida, konus) — V = ⅓ S·h. Shu bog‘liqlikni tushunsangiz, formulalarning yarmini avtomatik eslab qolasiz. Bu dars «Ko‘pyoqlar» va «Aylanish jismlari» mavzularining davomi.
Hajm tushunchasi quyidagi xossalarga ega:
Ikkinchi xossa murakkab jismlar bilan ishlashda asosiy vosita: jismni sodda bo‘laklarga ajratamiz yoki aksincha, katta jismdan ortiqcha qismni ayiramiz.
Birliklarni almashtirishda chiziqli birlik kubga ko‘tariladi:
1 m³ = 1000 dm³, 1 dm³ = 1000 sm³, 1 dm³ = 1 l, 1 sm³ = 1 ml
Qirrasi 4 bo‘lgan kubda qarama-qarshi yoqlar markazlari orqali radiusi 1 bo‘lgan silindrsimon teshik ochildi. Qolgan qism hajmini toping.
Prizma V = S_asos · h; to‘g‘ri burchakli parallelepiped V = abc; kub V = a³
Silindr V = πR²h
Nega «asos × balandlik»? Prizmani balandligi bo‘yicha juda yupqa qatlamlarga bo‘lsak, har bir qatlam asosga teng; qatlamlar soni balandlikka proporsional. Asos har qanday shakl bo‘lishi mumkin — uchburchak, oltiburchak yoki doira — formula bir xil. Og‘ma prizmada h — yon qirra emas, asoslar orasidagi perpendikulyar masofa.
Bu fikr Kavalyeri prinsipi deb ataladi: agar ikki jismni asosga parallel istalgan tekislik bilan kesganda kesim yuzlari teng bo‘lsa, jismlarning hajmlari ham teng. Shuning uchun og‘ma prizma hajmi asosi va balandligi bir xil bo‘lgan to‘g‘ri prizma hajmiga teng — xuddi qiyshaytirilgan tangalar ustuni hajmi o‘zgarmagani kabi.
Muntazam uchburchakli prizmaning asos tomoni 6, balandligi 10. Hajmini toping.
Silindrsimon bochkaning asos radiusi 3 dm, balandligi 10 dm. Unga necha litr suv sig‘adi (π ≈ 3,14)?
Piramida V = ⅓ S_asos · h; konus V = ⅓ πR²h
Bir xil asos va balandlikli prizma (silindr) hajmi piramida (konus) hajmidan 3 marta katta. Buni tajribada ham ko‘rish mumkin: konussimon idishdagi suv bir xil asos va balandlikli silindrni roppa-rosa uch marta quyganda to‘ldiradi. Geometrik jihatdan kubni markazidan uchlariga tortilgan kesmalar oltita teng piramidaga ajratadi — shundan ⅓ koeffitsiyent kelib chiqadi.
Muntazam tetraedr (qirrasi a) uchun: V = a³√2/12.
Muntazam to‘rtburchakli piramidaning asos tomoni 6, balandligi 4. Hajmini toping.
Konusda R = 3, h = 4. Hajmini toping.
Asosga parallel tekislik bilan uchi kesib tashlangan piramida — kesik piramida. Asoslari yuzlari S₁ va S₂, balandligi h:
Kesik piramida V = ⅓ h(S₁ + √(S₁S₂) + S₂)
Kesik konus V = ⅓ πh(R² + Rr + r²)
Ikkinchi formula birinchisidan S₁ = πR², S₂ = πr² qo‘yib olinadi. Formulani eslab qolmasangiz, kesik jismni «katta piramida minus kichik piramida» sifatida hisoblash ham mumkin.
Kesik konus asoslari radiuslari 3 va 1, balandligi 3. Hajmini toping.
V = (4/3)πR³; sfera yuzi S = 4πR²
Arximed natijasi: silindrga ichki chizilgan shar hajmi silindr hajmining 2/3 qismi. Tekshiramiz: R radiusli shar uchun silindr R radiusli va 2R balandlikli, V_sil = 2πR³, (4/3)πR³ : 2πR³ = 2/3.
Suv sathi masalalarida jism botirilganda siqib chiqarilgan suv hajmi jism hajmiga teng (Arximed qonuni).
Radiusi 3 bo‘lgan shar radiusi 6 bo‘lgan silindrsimon idishdagi suvga to‘liq botirildi. Suv sathi qanchaga ko‘tariladi?
Agar jismning barcha chiziqli o‘lchamlari k marta o‘zgarsa:
Sirt yuzlari k² marta, hajmlar k³ marta o‘zgaradi
Sababi: yuz ikki o‘lchamning ko‘paytmasi, hajm — uchtasining. Masalan, shar radiusi 2 marta oshsa, hajmi 8 marta, sirti 4 marta oshadi.
Eritib quyishda (yoki suyuqlikni quyishda) hajm saqlanadi, shakl esa o‘zgaradi. Masalan, ikki o‘xshash idishdan biri ikkinchisidan 2 marta baland bo‘lsa, unga 8 marta ko‘p suv sig‘adi, uni bo‘yash uchun esa 4 marta ko‘p bo‘yoq kerak bo‘ladi.
Qirrasi 3 bo‘lgan kub eritilib, qirrasi 1 bo‘lgan kublar quyildi. Nechta kub chiqdi va sirt necha marta oshdi?