ریاضی نهم صفحه ۱۳۴ - تمرین ۱
۱- قطر تقریبی کرهٔ زمین حدود ۱۲۸۰۰ کیلومتر است.
الف) قطر و شعاع کره زمین را بر حسب کیلومتر با نماد علمی بنویسید.
ب) مساحت تقریبی رویه (سطح) کره زمین را بر حسب کیلومتر مربع با نماد علمی بنویسید.
ج) مساحت کشور جمهوری اسلامی ایران حدود ۱/۶۴۸/۰۰۰ کیلومتر مربع است. مساحت ایران چه کسری از مساحت کره زمین است؟ این نسبت را با درصد نشان دهید.
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی نهم صفحه ۱۳۴ - تمرین ۱
بیایید ابعاد سیارهمان زمین را با زبان ریاضی بررسی کنیم.
**بخش الف: نماد علمی ابعاد**
* **قطر:** ۱۲۸۰۰ کیلومتر = $$1.28 \times 10^4$$ کیلومتر.
* **شعاع:** نصف قطر است، یعنی ۶۴۰۰ کیلومتر = $$6.4 \times 10^3$$ کیلومتر.
**بخش ب: مساحت رویه زمین**
فرمول مساحت کره: $$S = 4\pi r^2$$
$$S = 4 \times 3.14 \times (6400)^2 = 12.56 \times 40,960,000 = 514,457,600$$
نوشتن با نماد علمی: $$\approx 5.14 \times 10^8$$ کیلومتر مربع.
**بخش ج: نسبت مساحت ایران به کل زمین**
مساحت ایران را بر کل مساحت زمین تقسیم میکنیم:
$$\text{Fraction} = \frac{1,648,000}{514,457,600} \approx 0.0032$$
برای تبدیل به درصد، عدد را در ۱۰۰ ضرب میکنیم:
$$0.0032 \times 100 = 0.32\%$$
**نتیجه:** مساحت ایران تقریباً **۳۲ صدم درصد** (کمتر از نیم درصد) از کل سطح کره زمین را تشکیل میدهد.
ریاضی نهم صفحه ۱۳۴ - فعالیت ۲
۲- یک استوانه (کپسول) گاز از قرار گرفتن یک نیمکره روی یک استوانه بهصورت مقابل درست شده است. اگر قطر دایرهٔ قاعدهٔ استوانه ۶۰ سانتیمتر و ارتفاع آن یک متر باشد، حجم استوانه را بر حسب متر مکعب بهدست آورید.
اگر بخواهیم سطح کل این استوانه را رنگ کنیم، چند کیلوگرم رنگ لازم است، بهشرط اینکه رنگآمیزی هر متر مربع به ۱۰۰ گرم رنگ نیاز داشته باشد؟
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی نهم صفحه ۱۳۴ - فعالیت ۲
سلام به دانشآموزان عزیز! بیایید این مسئله کاربردی که ترکیبی از حجم و مساحت است را با هم حل کنیم.
**گام اول: استخراج دادهها و تبدیل واحدها**
چون پاسخ نهایی بر حسب **متر مکعب** خواسته شده، تمام واحدها را به متر تبدیل میکنیم:
* قطر قاعده استوانه ($$d$$) = ۶۰ سانتیمتر = $$0.6$$ متر
* شعاع ($$r$$) = $$0.6 \div 2 = 0.3$$ متر
* ارتفاع استوانه ($$h$$) = ۱ متر
**گام دوم: محاسبه حجم کل کپسول**
حجم کل برابر است با حاصلجمع حجم استوانه و حجم نیمکره:
۱. **حجم استوانه:** $$V_1 = \pi r^2 h = \pi \times (0.3)^2 \times 1 = 0.09\pi$$ متر مکعب
۲. **حجم نیمکره:** $$V_2 = \frac{2}{3} \pi r^3 = \frac{2}{3} \pi (0.3)^3 = \frac{2}{3} \pi (0.027) = 0.018\pi$$ متر مکعب
**حجم کل کپسول:** $$V = 0.09\pi + 0.018\pi = 0.108\pi$$ متر مکعب.
**گام سوم: محاسبه مساحت سطح برای رنگآمیزی**
سطح مورد نظر شامل سه قسمت است: قاعده زیرین استوانه، بدنه جانبی استوانه و رویه نیمکره بالایی:
۱. **قاعده دایرهای:** $$S_1 = \pi r^2 = \pi (0.3)^2 = 0.09\pi$$
۲. **بدنه استوانه:** $$S_2 = 2 \pi r h = 2 \pi (0.3) (1) = 0.6\pi$$
۳. **رویه نیمکره:** $$S_3 = 2 \pi r^2 = 2 \pi (0.3)^2 = 0.18\pi$$
**مسااحت کل:** $$S = 0.09\pi + 0.6\pi + 0.18\pi = 0.87\pi$$ متر مربع.
با در نظر گرفتن $$\pi \approx 3.14$$ داریم: $$0.87 \times 3.14 \approx 2.7318$$ متر مربع.
**گام چهارم: محاسبه مقدار رنگ**
برای هر متر مربع ۱۰۰ گرم رنگ نیاز است:
$$2.7318 \times 100 = 273.18$$ گرم.
تبدیل به کیلوگرم: $$273.18 \div 1000 \approx 0.273$$ کیلوگرم رنگ نیاز است.
ریاضی نهم صفحه ۱۳۴ - تمرین ۳
۳- پیمانهای به شکل نیمکره و به قطر دهانهٔ ۲۴ سانتیمتر را از آب پر و آب آن را در لیوانی استوانهای شکل با همان قطر خالی میکنیم؛ آب در لیوان تا چه ارتفاعی بالا میآید؟
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی نهم صفحه ۱۳۴ - تمرین ۳
در این مسئله زیبا، ما میخواهیم بدانیم وقتی حجم ثابتی از مایع را از یک ظرف به ظرف دیگری منتقل میکنیم، چه اتفاقی میافتد.
**نکته کلیدی:** حجم آبی که در نیمکره است، دقیقاً برابر با حجم آبی است که در استوانه ریخته میشود.
**گام اول: دادههای مسئله**
* قطر هر دو ظرف ۲۴ سانتیمتر است، پس شعاع هر دو برابر است با: $$r = 12$$ سانتیمتر.
**گام دوم: محاسبه حجم آب (حجم نیمکره)**
$$V_{\text{water}} = \frac{2}{3} \pi r^3 = \frac{2}{3} \pi (12)^3$$
**گام سوم: تشکیل معادله برای ارتفاع در استوانه**
فرمول حجم آب در استوانه عبارت است از: $$V = \pi r^2 x$$ (که در آن $$x$$ ارتفاع آب است).
چون حجمها با هم برابرند:
$$\pi r^2 x = \frac{2}{3} \pi r^3$$
**گام چهارم: سادهسازی و حل**
طرفین را بر $$\pi r^2$$ تقسیم میکنیم:
$$x = \frac{2}{3} r$$
حالا مقدار شعاع ($$12$$) را جایگذاری میکنیم:
$$x = \frac{2}{3} \times 12 = 8$$
**پاسخ نهایی:** آب در لیوان تا ارتفاع **۸ سانتیمتر** بالا میآید.