9
Årskurs 9 Visa detaljer
4. Skala Åk 9
Fortsätt till nästa lektion
Lektion
Övningar
Tester
Kapitel 

Skala Åk 9

Denna lektion kommer lära dig teorin för att helt förstå ämnet, och det finns både uppgifter och självtester för att kontrollera din förståelse.
Begrepp Modellering Problemlösning Procedur Resonemang och Kommunikation
Inställningar & verktyg för lektion
13 sidor teori
11 Uppgifter - Nivå 1 - 3
Varje lektion är menad motsvara 1-2 lektioner i klassrummet.
Skala Åk 9
Sida av 13
Modeller av stora eller små föremål kan hjälpa människor att förstå eller upptäcka egenskaper hos de verkliga föremålen. Ett miniatyrsolsystem visar till exempel planeternas avstånd och relativa storleksskillnader. Denna lektion kommer att gå igenom hur skala fungerar för att hitta samband mellan modeller och verkliga föremål genom att utforska följande typer av skalor.
  • Längdskala
  • Areaskala
  • Volymskala
Teori

Skala

Kartor och modeller visar stora objekt i mindre storlekar, samtidigt som de korrekta proportionerna bibehålls. Detta samband kallas skala och är ett förhållande som jämför storleken på en representation med den faktiska storleken på det objekt den representerar. Skala beskriver hur mycket något har förstoras eller förminskats i en modell, ritning eller karta.

Koncept

Length Scale

Längdskala är en proportion som jämför linjära mått i en modell eller ritning med den faktiska längden hos motsvarande del på föremålet.


Längdskala=Längden på modellen/Faktisk längd

Kartografi är ett exempel på tillämpning av längdskala. Kartor använder ofta skalor som 1cm:10 km, vilket innebär att 1 centimeter på kartan representerar 10 kilometer i verkligheten. Längdskalor är inte begränsade till kartor; de kan tillämpas på olika modeller. Följande nyckelpigamodell visar hur skalförändringar påverkar modellens storlek.
Interaktiv jämförelse av en nyckelpigsmodell (vänster) och en faktisk nyckelpiga (höger). En skjutreglage nedanför justerar skalan, med start vid 1:1 och med ett intervall från 0,5:1 till 2:1.
Använder bild av: macrovector
Skalvärden bestämmer modellens storlek i förhållande till det ursprungliga objektet. En skala större än 1 skapar en förstorad modell, vilket kan vara användbart för mikroskopiska objekt som bakterier. En skala mindre än 1 ger en förminskad modell, vilket ofta används för stora objekt såsom arkitektoniska konstruktioner eller planeter.
Exempel

Sfinxens dimensioner

En modell av den stora sfinxen i Giza har en längdskala på 1:10 jämfört med det verkliga monumentet. Basen på replikan, från framtassarna till bakbenen, mäter 7,3 meter.

Great-Sphinx-of-Giza.jpg

Vad är den faktiska längden på den stora sfinxens bas?

Ledtråd

En längdskala är förhållandet mellan en modells längd och det faktiska objektets längd. Sätt detta förhållande lika med den givna längdskalan för att skapa en ekvation. Substituera sedan modellens längd i ekvationen och lös för den faktiska längden.

Lösning

Längdskalan för en replik av den berömda stora sfinxen i Giza jämfört med den faktiska sfinxen är given som 1:10. Kom ihåg att en längdskala representerar förhållandet mellan en modells längd och den faktiska längden på det objekt den representerar. Längdskala=Längden på modellen/Faktisk längd I detta fall är längdskalan mellan modellen och den verkliga sfinxen 1:10. Sätt proportionen lika med 110 för att skapa en ekvation. 1/10=Längd på modell/Faktisk längd Längden på modellen är 7,3 meter. Ersätt denna information i ekvationen och lös ut den verkliga längden.
1/10=Längd på modell/Faktisk längd
1/10=7,3m/Faktisk längd
1*Faktisk längd=7,3m*10
Faktisk längd=73m
Detta innebär att den faktiska längden på den stora sfinxens bas är 73 meter.
Teori

Jämförelse av areor i representationer

När man representerar stora ytor är det viktigt att hålla förhållandena mellan areor korrekta för att underlätta jämförelser. Detta hjälper till att hålla proportionerna mellan regioner konsekventa och mätbara. Areaskalan används för att jämföra areor i representationen med de i verkligheten.


Koncept

Areaskala

Areaskala är ett förhållande som jämför arean av en modell eller ritning med den faktiska arean av det verkliga föremål den representerar.


Areaskala=Arealen av modellen/Arealen i verkligheten

På liknande sätt som en längdskala kan en areaskala uttryckas som en jämförelse mellan enheter. Till exempel betyder en areaskala på 1cm^2=100m^2 att 1 kvadratcentimeter i en modell representerar 100 kvadratmeter i verkligheten. Följande diagram illustrerar hur en kvadratisk modell och det faktiska objektet förhåller sig till varandra baserat på areaskalan.
Interaktiv jämförelse av en kvadratisk modell (vänster) och faktisk kvadrat (höger). Ett reglage nedanför justerar skalan, med start på 1:1 och med intervall från 0,25:1 till 4:1.
Ett speciellt samband som kopplar längdskalan med areaskalan. Betrakta ett diagram som visar två rektanglar.
Två rektanglar, den till vänster har en höjd på 3 och en bas på 2 centimeter. Den till höger har en höjd på 6 och en bas på 4 centimeter.
Den första rektangeln har sidor som är 3 respektive 2 centimeter. Den andra är avbildad med en längdskala på 2:1, vilket resulterar i sidor på 6 respektive 4 centimeter. Arean av den ursprungliga rektangeln är 3 * 2 = 6cm^2. Arean av den förstorade rektangeln är 6 * 4 = 24cm^2. Areaskalan kan skrivas på följande sätt Areaskala=24/6 Detta förhållande kan vidare förenklas i termer av längdskalan 2:1.
Areaskala=24/6
Areaskala=4/1
Areaskala=2*2/1*1
Areaskala=2^2/1^2
Areaskala=(2/1)^2
Areaskala=(2:1)^2
Lägg märke till att längdskalan 2:1 förekommer i kvadrat på höger sida. Detta samband gäller för alla verkliga föremål och deras modeller, oavsett deras storlekar. Detta innebär att areaskalan är lika med längdskalan i kvadrat. Areaskala=(Längdskala)^2
Exempel

Pappersstorlekar

Ett ark A4-papper är en nedskalad version av ett ark A2-papper. Bredden på ett ark A4-papper är 21 centimeter, medan ett ark A2 är 42 centimeter brett.

A4- och A2-papper
Beräkna arean av ett ark A2-papper om ett ark A4 har en area på ungefär 624 kvadratcentimeter.

Ledtråd

Areaskalan är lika med kvadraten av längdskalan.

Lösning

Ett ark A4-papper är nedskalat från ett ark A2. Längden på en sida av A4-arket mäter 21 centimeter, medan motsvarande sida på A2-arket mäter 42 centimeter.

A4- och A2-papper
Detta är tillräckligt med information för att hitta längdskalan mellan A4- och A2-pappersarken. Skriv och förenkla förhållandet mellan 21 och 42. Längdskala: 21/42 = 1/2 Kom ihåg att areaskalan är lika med kvadraten av längdskalan. Med hjälp av detta samband kan areaskalan mellan A4- och A2-arken beräknas. ccc Längdskala & & Areaskala [0.8em] 1/2 & ⇒ & 1^2/2^2= 1/4 Låt A_2 representera arean av A2-pappersarket. En proportion kan skrivas med hjälp av areaskalan och arean av A4-arket, som är given som 624 kvadratcentimeter.
624/A_2 = 1/4
624*4=1* A_2
2496=A_2
A_2=2 496
Arean av ett ark A2-papper är 2 496 kvadratcentimeter.

Kontrollera svar

Att hitta arean med hjälp av längdskalan
Ett pappersark bildar en rektangel. Som med alla rektanglar beräknas arean A genom att multiplicera basen b med höjden h. A = b * h A4-arket har en area på 624 kvadratcentimeter och en bas på 21 centimeter. Sätt in dessa tal i areaformeln och beräkna höjden på A4-arket.
A = b * h
624=21 * h
29,714285... = h
h = 29,714285...
h≈ 29,71
Längdskalan mellan A4- och A2-ark är 1:2. Detta betyder att om man multiplicerar A4-höjden på 29,71 centimeter med 2 får man höjden på A2-arket. Höjden på A2 2*29,71≈ 59,42 Basen på A2-arket är 42 centimeter. Multiplicera denna bas med höjden för att hitta dess area A_2. A_2=42 * 59,42 ⇔ A_2≈ 2 496cm^2 Detta stämmer överens med resultatet som erhölls med hjälp av areaskalan.
Exempel

Modelltrappa

Den mindre trappstegsbilden är en skalenlig version av den större. Den större trappstegsbilden täcker 80 kvadrattum med en höjd på 8 tum, medan den mindre täcker 5 kvadrattum.

Två liknande trappformade modeller bredvid varandra. Den större har en höjd på $8$ tum.
Vad är höjden på den mindre bilden?

Ledtråd

Areaskalan är lika med längdskalan i kvadrat.

Lösning

Areorna för båda bilderna och höjden på den större bilden är givna. För att hitta den saknade höjden på den mindre bilden, kom ihåg att när längdskalan ab är känd kan areaskalan beräknas genom att kvadrera den. ccc Längdskala & & Areaskala [0.8em] a/b & ⇒ & (a/b)^2 Eftersom areorna för de två bilderna är kända kan följande proportion skrivas. (a/b)^2 = 5/80 Ta kvadratroten på båda sidor av ekvationen för att hitta värdet på längdskalan ab.
(a/b)^2 =5/80
Lös ut a/b
(a/b)^2 =1/16
a/b=sqrt(1/16)
a/b=sqrt(1)/sqrt(16)
a/b=1/4
a:b=1:4
Längdskalan för trappstegsbilderna är 1:4. Nu när längdskalan och höjden på den större bilden är kända kan en proportion ställas upp för att hitta den okända höjden på den mindre bilden. Låt x representera höjden på den mindre bilden.
1/4=x/8
1/4 * 8 = x
8/4 = x
2=x
x=2
Den mindre bilden är 2 tum hög.
Övning

Öva på att hitta längdskalefaktorn med hjälp av givna areor

Bestäm längdskalefaktorn från figuren till höger till figuren till vänster med hjälp av de givna areorna. Avrunda svaret till två decimaler.

Applet som visar två figurer: 'faktisk figur' (vänster) och 'modell' (höger), var och en märkt med sin area. Appleten frågar efter längdskalefaktorn mellan dem.
Teori

Volym av 3D-modeller

Många 3D-modeller av verkliga objekt skapas genom att använda en proportion mellan modellens volym och det faktiska objektets volym för att få dem att se realistiska ut och för att underlätta undersökning av det verkliga objektets egenskaper. Detta görs med hjälp av en volymskala.

Koncept

Volymskala

Volymskala är ett förhållande som jämför volymen av en modell eller ritning med den faktiska volymen av det verkliga föremål den representerar.


Volymskala=Modellens volym/Verklig volym

På liknande sätt som areaskala och längdskala uttrycks en volymskala som en jämförelse mellan enheter. Till exempel betyder en volymskala på 1cm^3=1 000cm^3 att 1 kubikcentimeter i modellen representerar 1 000 kubikcentimeter i verkligheten. Följande diagram illustrerar hur en kubisk modell och det faktiska objektet förhåller sig till varandra baserat på volymskalan.
Interaktiv jämförelse av en kubmodell (vänster) och en faktisk kub (höger). Ett skjutreglage nedanför justerar skalan, med start vid 1:1 och ett intervall från 0,125:1 till 8:1.
Det finns ett direkt samband mellan längdskala och volymskala. Betrakta ett diagram som visar två kuber.
Två kuber, den vänstra har en sidlängd på 2 centimeter och den högra har en sidlängd på 4 centimeter.
Den första kuben har en sidlängd på 2 centimeter. Den andra kuben är avbildad med en längdskala på 2:1, vilket resulterar i en sidlängd på 4 centimeter. Volymen av den ursprungliga kuben är 2^3 = 8cm^3. Volymen av den förstorade kuben är 4^3= 64cm^3. Volymskalan kan skrivas på följande sätt. Volymskala=64/8 Detta förhållande kan förenklas ytterligare i termer av längdskalan 2:1.
Volymskala=64/8
Volymskala=8/1
Volymskala=2*2*2/1*1*1
Volymskala=2^3/1^3
Volymskala=(2/1)^3
Volymskala=(2:1)^3
Observera att längdskalan 2:1 är upphöjd till tre på höger sida. Detta samband gäller för alla verkliga objekt och deras modeller, oavsett deras storlek. Det innebär att volymskalan är lika med kuben av längdskalan. Volymskala=(Längdskala)^3
Exempel

Resväskors storlek

Två resväskor har liknande form men olika storlek. Den större gröna resväskan är 27 tum hög och har en volym på 90 liter. Den mindre orangea resväskan är 18 tum hög.

Stor resväska och kabinväska

Beräkna volymen för den mindre orangea resväskan. Avrunda till en decimal.

Ledtråd

Volymskalan är lika med längdskalan i kubik.

Lösning

Resväskorna kan ses som två rätblock som är modeller av varandra, med höjder på 27 respektive 18 tum.

Stora och kabinstorlek resväskor och deras höjder
För att hitta längdskalan för det lilla prismat i förhållande till det stora, skriv förhållandet mellan deras höjder. Höjden på den lilla resväskan/Höjden på den stora resväskan= 18/27 När längdskalan har bestämts kan den kuberas för att beräkna volymskalan. Detta innebär att längdskalan ska upphöjas till tredje potensen för att hitta volymskalan.
a/b=18/27
a/b=2/3
(a/b)^3=(2/3)^3
a^3/b^3=2^3/3^3
a^3/b^3=8/27
a^3:b^3=8:27
Volymskalan mellan resväskorna är 8:27. Låt V_1 representera volymen av den lilla väskan. Givet att volymen av den stora väskan är 90 liter, är förhållandet mellan V_1 och 90 lika med 8:27. Detta förhållande kan skrivas och lösas för att hitta V_1.
V_1/90=8/27
Lös ut V_1
V_1 = 8/27 * 90
V_1 = 720/27
V_1 = 26,666666...
V_1 ≈ 26,7
Volymen av den lilla väskan är ungefär 26,7 liter.
Exempel

Skala för solsystemet

Solens volym är 1,41 * 10^(18) kubikkilometer, medan jordens volym är 1,08 * 10^(12) kubikkilometer.

Solen och jorden
Om jordens radie är 6 300 kilometer, vilken av följande är den bästa uppskattningen för solens radie?

Ledtråd

Solen och Jorden kan ses som två sfärer som är skalmodeller av varandra. Använd volymskalan för att hitta Solens radie.

Lösning

Solen och Jorden kan ses som två sfärer som är skalmodeller av varandra. Som ett resultat är förhållandet mellan deras volymer lika med förhållandet mellan deras motsvarande linjära mått i kubik. I detta fall är det relevanta linjära måttet radien. Låt r representera Jordens radie och R representera Solens radie. ccc Längdskala & & Volymskala [0.8em] r/R & ⇒ & (r/R)^3 Genom att använda de kända volymerna för jorden och solen är det möjligt att bestämma längdskalan mellan jorden och solen. (r/R)^3 = 1,08 * 10^(12)/1,41 * 10^(18) Ta därefter kubroten på båda sidor av ekvationen för att hitta värdet på rR, längdskalan.
(r/R)^3 = 1,08 * 10^(12)/1,41 * 10^(18)
Lös ut a/b
(r/R)^3 = (1,08/1,41)( 10^(12)/10^(18))
(r/R)^3= (1,08/1,41)(10^(- 6))
r/R = sqrt((1,08/1,41)(10^(- 6)))
r/R= sqrt(1,08/1,41) * sqrt(10^(- 6))
r/R = (0,914958...)( 10^(- 2))
r/R ≈ (0,91)( 10^(- 2))
r/R ≈ 9,1 * 10^(- 3)
Nu när längdskalan är känd och med vetskapen att Jordens radie är ungefär 6 300 kilometer, kan Solens radie R bestämmas. Förhållandet mellan 6 300 och R är lika med längdskalan.
6 300/R = 9,1 * 10^(- 3)
Lös ut R
6 300 = (9,1 * 10^(- 3))(R)
6 300/9,1 * 10^(- 3) =R
(6 300/9,1) ( 1/10^(- 3) ) = R
(692,307692 ...) ( 1/10^(- 3) ) = R
(692,307692 ...) (10^3) = R
R = (692,307692 ...) (10^3)
R ≈ (692)(10^3)
R ≈ 6,92 * 10^5
Solens radie är ungefär 6,92 * 10^5 kilometer, eller 692 000 kilometer.
Exempel

Skalning av pyramidvolymer

Följande pyramider är likformiga med en längdskala på 1:2.

Två likformiga pyramider med en längdskala på 1:2. Den mindre pyramiden har en volym på 20 kubikcentimeter.
Om den mindre pyramidens volym är 20 kubikcentimeter, vad är volymen på den större pyramiden?

Ledtråd

Volymskalan är lika med längdskalan i kubik.

Lösning

För att hitta volymen av den större pyramiden börjar man med att bestämma volymskalan. Volymskalan är lika med kuben av längdskalan. Längdskalan mellan den lilla och stora pyramiden är 1:2. Längdskala & & Volymskala 1/2 & ⇒ & (1/2)^3 = 1/8 Volymskalan kan ställas lika med förhållandet mellan volymen av den mindre pyramiden och volymen av den större pyramiden för att bilda en proportion. Låt V_1 representera volymen av den mindre pyramiden och V_2 representera volymen av den större pyramiden. Proportionen kan skrivas som följer. 1/8=V_1/V_2 Volymen av den mindre pyramiden är känd att vara 20 kubikcentimeter. Ersätt detta värde för V_1 i proportionen och lös ekvationen för V_2 för att hitta volymen av den större pyramiden.
1/8 = V_1/V_2
1/8 = 20/V_2
1 * V_2 = 8* 20
V_2=160
Volymen av den större pyramiden är 160 kubikcentimeter.
Övning

Öva på att hitta längdskalefaktorn med hjälp av givna volymer

Bestäm längdskalefaktorn från figuren till höger till figuren till vänster med hjälp av de givna volymerna. Avrunda svaret till två decimaler.

Two similar solids varying between prisms, cylinders, pyramids, cones and spheres.
Avslut

Samband mellan längd-, area- och volymskalefaktorer

Denna lektion gick igenom sambanden mellan längdskala, areaskala och volymskala. Om längdskalan mellan en modell och den faktiska figuren är ab, kan förhållandena för deras area och volym skrivas som visas i tabellen.

Längdskala Areaskala Volymskala
a/b ( a/b )^2 ( a/b )^3
Detta innebär att om man känner till längdskalan kan man direkt beräkna area- och volymskalorna. Omvänt kan längdskalan hittas genom att ta kvadratroten ur areaskalan eller kubikroten ur volymskalan.
Skala Åk 9
Övningar
>
2
e
7
8
9
×
÷1
=
=
4
5
6
+
<
log
ln
log
1
2
3
()
sin
cos
tan
0
.
π
x
y