§ 9. Які властивості у твердих тіл

До змісту відповідей

Із чого складаються ці тіла? Опиши їхні властивості.

На малюнку 37 зображені: моток мідного дроту, аркуші паперу, сталеві скріпки, шматочок глини та лупа (скло в оправі). Усі ці тіла складаються з частинок (молекул і атомів), які розташовані дуже щільно та міцно зв’язані між собою.

Властивості цих тіл:

Дріт і скріпки — металеві, міцні, пружні й пластичні (дріт можна згинати).
Папір — тонкий, зберігає форму, але його можна зім’яти чи розірвати.
Глина — м’яка й пластична, легко набуває нової форми, якщо її стиснути.
Лупа — тверда й міцна, скляна лінза прозора і крихка.

Усі ці предмети є твердими тілами, тому вони зберігають власну форму та об’єм.

Виконай дослід і переконайся, що тверді тіла зберігають об’єм.

Хід досліду:

Наливаємо у мірний циліндр воду та позначаємо її початковий рівень фломастером.
Опускаємо у воду пластилінову кульку — рівень води піднімається, бо тіло витісняє свій об’єм. Робимо позначку нового рівня.
Дістаємо пластилін паличкою (вода повертається до початкової позначки).
Змінюємо форму пластиліну: розкочуємо кульку у ковбаску чи коржик і знову опускаємо у воду.
Рівень води піднявся точно до тієї самої другої позначки.

Висновок: зі зміною форми об’єм твердого тіла не змінюється.

Підбери декілька твердих тіл і запропонуй свою шкалу твердості.

Твердість визначаємо за правилом: твердіший матеріал залишає подряпину на м’якшому.

Шкала твердості (від найм’якшого до найтвердішого):

Крейда (найм’якша, легко дряпається навіть пальцем).
Віск свічки (м’який, легко дряпається нігтем).
Шкільний ластик (гума).
Дерев’яна лінійка (деревина дряпається металом).
Мідна монетка (дряпає деревину, але поступається сталі).
Залізний цвях (дряпає мідь і дерево).
Скляний камінець (найтвердіший серед них, цвях не залишає на ньому подряпин).

Порівняй бурштин і кварц. Чим ззовні схожі кварц і лід? Чим відрізняються їхні властивості?

Порівняння бурштину і кварцу:

Ознаки тільки бурштину	Спільні ознаки	Ознаки тільки кварцу
Будова: аморфне тіло (частинки розміщені хаотично). Властивості: утворений зі смоли дерев; порівняно м’який, дряпається голкою чи цвяхом, горючий	Тверді природні матеріали; мають гарний блиск; використовуються для виготовлення прикрас та ювелірних виробів	Будова: кристалічне тіло (частинки утворюють чітку просторову ґратку). Властивості: неорганічний мінерал; дуже твердий (дряпає скло), негорючий, тугоплавкий

Порівняння кварцу та льоду:

Ознаки тільки кварцу	Спільні ознаки	Ознаки тільки льоду
Властивості: мінерал кремнезем; надзвичайно твердий і міцний; плавиться лише при дуже високій температурі (понад $+1700\ ^\circ\text{C}$ )	Кристалічна будова; ззовні подібні своєю прозорістю, безбарвністю, кристалічним блиском і гострими гранями	Властивості: твердий стан води; крихкий, легко розколюється; плавиться і тане вже за температури вище $0\ ^\circ\text{C}$

Скільки скріпок підійме твій магніт?

Шкільний підковоподібний магніт у досліді легко підіймає ланцюжок із 8–10 металевих канцелярських скріпок. Точна кількість залежить від сили конкретного магніту: що він потужніший, то більше скріпок утримує одночасно.

На малюнку 43 зображено давній китайський компас. Якщо штовхнути ложку, вона починає обертатися. Після того як вона заспокоюється, держак показує на південь. Форму компаса вибрано не випадково. На думку давніх китайців, вона нагадувала сузір’я, яке вони називали Небесним ковшем. А як ми називаємо це сузір’я?

Це сузір’я ми називаємо Велика Ведмедиця (або Великий Віз).

Запитання і завдання

1. Поясни, чому тверді тіла мають власну форму і зберігають об’єм.

Частинки речовини (молекули чи атоми) у твердих тілах розташовані впритул одна до одної та міцно притягуються між собою. Вони не переміщуються вільно по всьому тілу, а лише коливаються на одному місці. Через це форма зберігається, а зблизити частинки ще сильніше не вдається, що робить тверді тіла нестисливими.

2. Наведи 2–3 приклади твердих, пружних, пластичних і крихких тіл.

Тверді: залізний цвях, гранітний камінь, алмаз.
Пружні: сталева пружина, гумовий м’ячик, еспандер.
Пластичні: пластилін, волога глина, теплий бджолиний віск.
Крихкі: скляна ваза, шматок крейди, сухе печиво.

3. Завдяки яким властивостям нитка зшиває тканину? Добувають вугілля? Ріжуть алмазним різцем скло?

Нитка зшиває тканину завдяки своїй гнучкості, міцності на розрив та тонкості.
Вугілля видобувають завдяки його крихкості: пласт твердий, але від ударів комбайна чи відбійного молотка легко розколюється на шматки.
Алмазним різцем ріжуть скло тому, що алмаз є найтвердішим мінералом і залишає подряпину на менш твердому склі.

4. Кусок туалетного мила має прямокутну форму. За тиждень усі його розміри зменшилися вдвічі. На скільки ще днів вистачить мила, якщо продовжувати його змилювати з такою ж швидкістю?

Якщо довжина, ширина і товщина бруска зменшилися вдвічі, то його об’єм зменшився у:
$2 \cdot 2 \cdot 2 = 8\text{ разів}$ .

Залишилася лише $\dfrac{1}{8}$ початкового об’єму мила, а змилили:
$1 - \dfrac{1}{8} = \dfrac{7}{8}\text{ об'єму}$ .

Ці $\dfrac{7}{8}$ об’єму витратили за 7 днів. Отже, за один день витрачається:
$\dfrac{7}{8} : 7 = \dfrac{1}{8}\text{ об'єму}$ .

Оскільки залишилася саме $\dfrac{1}{8}$ мила, його вистачить ще на 1 день.

Відповідь: ще на 1 день.

Правда чи ні? Якщо поставити один на одного всі кубічні сантиметри, які містяться в одному кубічному метрі, то стовпчик буде вищий, ніж Говерла.

Правда.

В одному кубічному метрі:
$1\text{ м}^3 = 100\text{ см} \cdot 100\text{ см} \cdot 100\text{ см} = 1\,000\,000\text{ см}^3$ .

Якщо виставити 1 000 000 кубиків із ребром 1 см один на одного, висота стовпчика дорівнюватиме:
$1\,000\,000\text{ см} = 10\,000\text{ м}$ (тобто 10 км).

Висота гори Говерла становить 2061 м, тому такий стовпчик буде майже в 5 разів вищим за найвищу вершину України.