תיבה היא הגוף התלת-ממדי הראשון שלומדים. יש לה 6 פאות — כולן מלבנים, 12 מקצועות ו-8 קודקודים. קובייה היא תיבה שכל מקצועותיה שווים, בדיוק כמו שריבוע הוא מלבן מיוחד.
על אותה תיבה שואלים שלוש שאלות שונות, ולכל אחת חישוב משלה: כמה נכנס בפנים, כמה נייר צריך כדי לעטוף הכול, וכמה נייר צריך כדי לעטוף רק את הצדדים.
נפח של תיבה
נפח הוא כמה מקום יש בתוך התיבה — כמה קוביות קטנות נכנסות בה.
נפח התיבה = אורך × רוחב × גובה
ולכן נפח נמדד ביחידות מעוקבות — סמ״ק — כי סופרים קוביות, לא ריבועים. שלושה כיוונים, חזקה שלישית.
תיבה שמידותיה 5, 4 ו-3 ס״מ. מהו נפחה?
להציג את התשובה והפתרון
60 סמ״ק. מכפילים את שלוש המידות: .
שטח הפנים של תיבה
שטח פנים הוא סכום שטחי כל שש הפאות — כמה נייר צריך כדי לעטוף את התיבה כולה. הפאות מגיעות בשלושה זוגות זהים: עליון ותחתון, קדמי ואחורי, שני צדדים.
הדרך שלא נשכחת: לפרוס את התיבה על השולחן. מקבלים שישה מלבנים בשורה, מחשבים כל אחד ומחברים. הנוסחה היא רק קיצור של הפריסה.
תיבה
חשבו את שטח הפנים.
הפאה הראשונה
השנייה
והשלישית
כל אחת מופיעה פעמיים
שטח מעטפת של תיבה
מעטפת היא רק הצדדים — ארבע הפאות שמסביב, בלי הבסיס העליון והתחתון. חשבו על תווית שעוטפת קופסת דגני בוקר: היא מקיפה את הקופסה, אבל לא מכסה את המכסה ואת התחתית.
ארבע הפאות האלה יוצרות יחד מלבן אחד ארוך כשפורסים אותן: רוחבו הוא היקף הבסיס, וגובהו הוא גובה התיבה.
אותה תיבה
הבסיס הוא והגובה 3. מהו שטח המעטפת?
קודם היקף הבסיס
ההיקף כפול הגובה
ושני הבסיסים, שאינם נכללים במעטפת
יחד — בדיוק שטח הפנים שחישבנו למעלה
זו הבדיקה: מעטפת ועוד שני הבסיסים = שטח פנים. אם חיברתם ולא קיבלתם את שטח הפנים, אחד משני החישובים שגוי.
תיבה שבסיסה וגובהה 10. מהו שטח המעטפת?
להציג את התשובה והפתרון
160. היקף הבסיס הוא , וכפול הגובה: .
שימו לב איזה גובה נלקח: הצלע שאיננה חלק מהבסיס. אם הבסיס משתנה — משתנה גם הגובה, וגם המעטפת. בתיבה שאיננה קובייה יש שלוש מעטפות אפשריות, לפי הפאה שנבחרה כבסיס.
קובייה — הכול מצלע אחת
תיבה שכל פאותיה ריבועים היא קובייה. יש בה רק מידה אחת — הצלע — ולכן שתי הנוסחאות מתקצרות:
נפח הקובייה — הצלע בשלישית ( כפול כפול ). מכאן השם «בחזקת שלוש».
שטח הפנים — שש פאות ריבועיות זהות, כל אחת בשטח .
ומכאן גם יחידת המידה לנפח: קובייה שצלעה 1 ס״מ תופסת בדיוק 1 סמ״ק (סנטימטר מעוקב). למדוד נפח = לספור כמה קוביות יחידה כאלה נכנסות בגוף.
קובייה שצלעה 3 ס״מ. מהו שטח הפנים שלה?
להציג את התשובה והפתרון
54 סמ״ר. . והנפח? סמ״ק — שני חישובים שונים לגמרי.
הקובייה הצבועה
בונים קובייה גדולה מ-27 קוביות קטנות — שלוש על שלוש על שלוש — וטובלים אותה כולה בצבע. אחר כך מפרקים. לכל קובייה קטנה יש עכשיו 0, 1, 2 או 3 פאות צבועות, והכול תלוי איפה היא ישבה.
בפינות — שלוש פאות צבועות. כמו מספר הקודקודים.
באמצע המקצועות — שתי פאות צבועות. אחת לכל מקצוע.
במרכז הפאות — פאה צבועה אחת. אחת לכל פאה.
בלב — אף פאה צבועה.
בקובייה הצבועה — כמה קוביות קטנות יש בה בסך הכול, והאם שווה למספר הזה?
להציג את התשובה והפתרון
27, וכן. . זו הבדיקה שכל קובייה נספרה פעם אחת בדיוק — אף אחת לא נשכחה ואף אחת לא נספרה פעמיים.
שלוש הטעויות של התיבה.
שכחו את הכפל בשתיים. לכל פאה יש תאומה בצד הנגדי.
זו נוסחת שטח הפנים. המעטפת היא ארבע פאות בלבד — בלי שני הבסיסים.
נפח הוא בחזקה שלישית. שטח פנים ומעטפת — בחזקה שנייה.
תרגילים
תרגיל 1
מהו נפח תיבה שמידותיה 5, 4 ו-3?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 60
הפתרון:
מכפלת שלוש המידות
ביחידות מעוקבות — שלושה כיוונים.
תרגיל 2
מהו שטח הפנים של תיבה שמידותיה 5, 4 ו-3?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 94
הפתרון:
פאה ראשונה
שנייה
שלישית
כל אחת פעמיים
שש פאות בשלושה זוגות.
תרגיל 3
מהו נפח קובייה שמקצועה 4?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 64
הפתרון:
שלוש מידות שוות
בקובייה כל המקצועות שווים — ומכאן החזקה השלישית.
תרגיל 4
כמה פאות יש לתיבה?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 6
הפתרון:
שלושה זוגות
ועוד: 12 מקצועות ו-8 קודקודים.
תרגיל 5
מהי היחידה של נפח?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב
הפתרון:
סופרים קוביות
שלושה כיוונים — חזקה שלישית.
תרגיל 6
תיבה שבסיסה 5 על 4 וגובהה 3. מהו שטח המעטפת?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 54
הפתרון:
היקף הבסיס
כפול הגובה
המעטפת היא ארבע הפאות שמסביב — בלי שני הבסיסים.
תרגיל 7
תיבה שבסיסה 6 על 2 וגובהה 10. מהו שטח המעטפת?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 160
הפתרון:
היקף הבסיס
כפול הגובה
ארבע הפאות נפרסות למלבן אחד: ההיקף הוא רוחבו, הגובה הוא גובהו.
תרגיל 8
שטח המעטפת של תיבה הוא 54, ושטח בסיס אחד הוא 20. מהו שטח הפנים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 94
הפתרון:
שני הבסיסים
מעטפת ועוד הבסיסים
זו הבדיקה: מעטפת ועוד שני הבסיסים = שטח פנים.
תרגיל 9
שטח המעטפת של קובייה שמקצועה 4?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 64
הפתרון:
היקף הבסיס — ריבוע
כפול הגובה
בקובייה המעטפת היא ארבע פאות מתוך שש, כלומר משטח הפנים (96).
תרגיל 10
מה ההבדל בין שטח פנים לשטח מעטפת?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ג שטח פנים כולל את כל שש הפאות, המעטפת רק את ארבע הצדדים
הפתרון:
ההפרש הוא בדיוק שני הבסיסים
תווית שעוטפת קופסה מקיפה את הצדדים, ולא את המכסה ואת התחתית.
תרגיל 11
מהו נפח קובייה שצלעה 5 ס״מ? (בסמ״ק)
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 125
הפתרון:
צלע בשלישית
לא ! חזקה שלישית היא כפל בעצמו שלוש פעמים.
תרגיל 12
מהו שטח הפנים של קובייה שצלעה 4 ס״מ? (בסמ״ר)
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 96
הפתרון:
שטח פאה אחת
שש פאות זהות
שטח פנים — תמיד סמ״ר, גם כשמדובר בגוף תלת-ממדי. שטח נשאר שטח.
תרגיל 13
שטח הפנים של קובייה הוא 150 סמ״ר. מהי צלע הקובייה בס״מ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 5
הפתרון:
שטח פאה אחת
צלע הריבוע
הולכים אחורה: מחלקים ב-6, ואז שואלים איזה מספר בריבוע נותן 25.
תרגיל 14
מכפילים את צלע הקובייה פי 2. מה קורה לנפח?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב גדל פי 8
הפתרון:
ההכפלה נכנסת שלוש פעמים
פי 2 בכל אחד משלושת הכיוונים: . זו הפתעה קבועה במבחנים.
תרגיל 15
שורה אחת שגויה — מצאו אותה
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: →
הפתרון:
שכחו את הכפל בשתיים. לכל פאה יש תאומה בצד הנגדי.
פאות התיבה
תרגיל 16
תיבה שמידותיה 12 ס״מ, 12 ס״מ ו-5 ס״מ. כמה מפאותיה הן ריבועים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 2
הפתרון:
הפאה הריבועית — ויש לה פאה נגדית זהה
ארבע הפאות האחרות הן — מלבנים, לא ריבועים. תיבה שכל פאותיה ריבועים היא קובייה.
שטח הפנים של תיבה
תרגיל 17
לפניכם פריסה של תיבה שמידותיה 8 ס״מ, 6 ס״מ ו-3 ס״מ. מה שטח הפנים שלה בסמ״ר?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 180
הפתרון:
כל פאה מופיעה פעמיים
שטח פנים נמדד בסמ״ר — הוא סכום שטחי שש הפאות, ולא נפח.
קובייה — הכול מצלע אחת
תרגיל 18
שלושה בקבוקים בצורת קובייה, ומחירם זהה. באיזה מהם יש הכי הרבה נוזל?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד צלע 300 מ״מ
הפתרון:
בסנטימטרים
בסנטימטרים
לפני שמשווים — ממירים הכול לאותה יחידה. 30 ס״מ מול 3.5 ס״מ מול 4 ס״מ; המספר הגדול בכתיב אינו המידה הגדולה.
נפח של תיבה
תרגיל 19
רוצים לארוז קופסאות שמידותיהן 10 ס״מ, 5 ס״מ ו-4 ס״מ בתוך ארגז שמידותיו 40 ס״מ, 30 ס״מ ו-20 ס״מ. מה המספר הגדול ביותר של קופסאות שייכנסו?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 120
הפתרון:
סופרים כמה נכנסות בכל כיוון ומכפילים. חלוקת נפח בנפח נותנת כאן את אותה תשובה, אבל היא מטעה כשהמידות אינן מתחלקות.
תרגיל 20
תיבה בנויה מקוביות של 1 סמ״ק, ומידותיה 4 ס״מ, 3 ס״מ ו-2 ס״מ. הוסרו ממנה 5 קוביות. מה נפח הגוף שהתקבל, בסמ״ק?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 19
הפתרון:
נפח התיבה השלמה
הנפח יורד בדיוק במספר הקוביות שהוסרו. שטח הפנים, לעומת זאת, יכול דווקא לגדול — כי נפתחו פאות חדשות.
תרגיל 21
קופסה בצורת תיבה, ומידותיה מבפנים 10 ס״מ, 6 ס״מ ו-5 ס״מ. כמה קוביות שלמות שמקצוען 2 ס״מ אפשר לסדר בה לכל היותר?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 30
הפתרון:
לאורך — חמש קוביות
לרוחב — שלוש
לגובה — רק שתי קומות שלמות
סך הכול
הפיתוי: לחלק נפח בנפח, . אבל חצי קומה של קוביות אינה נכנסת — סופרים בכל כיוון כמה קוביות שלמות נכנסות.
תרגיל 22
אקווריום בצורת תיבה, ובסיסו 50 ס״מ על 40 ס״מ. שופכים לתוכו 30 ליטר מים. לאיזה גובה יגיעו המים, בס״מ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 15
הפתרון:
קודם ממירים לסמ״ק
שטח הבסיס, בסמ״ר
הגובה — נפח חלקי שטח הבסיס
שני פיתויים: לשכוח להמיר ליטרים לסמ״ק, או לחלק במספר אחד בלבד. נפח = בסיס × גובה, ולכן גובה = נפח : בסיס.
תרגיל 23
באקווריום שבסיסו 40 ס״מ על 25 ס״מ יש מים. מכניסים לתוכו אבן, והיא שוקעת עד הקרקעית. גובה המים עולה ב-3 ס״מ. מהו נפח האבן, בסמ״ק?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 3000
הפתרון:
שטח הבסיס
נפח «שכבת» המים שעלתה
האבן דוחקת מים בדיוק כנפחה. המים שעלו הם תיבה שטוחה: הבסיס של האקווריום, והגובה רק 3 ס״מ — לא הגובה של כל המים.
שטח הפנים של תיבה
תרגיל 24
קופסה בלי מכסה בצורת תיבה: אורכה 30 ס״מ, רוחבה 20 ס״מ וגובהה 10 ס״מ. כמה סמ״ר קרטון צריך כדי לבנות אותה?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 1600
הפתרון:
התחתית — פעם אחת בלבד
הדופן הקדמית והאחורית
שתי הדפנות בצדדים
סך הכול
בלי מכסה יש חמש פאות, לא שש. מי שהשתמש בנוסחה קיבל 2200 — וספר גם מכסה שלא קיים.
תרגיל 25
מחשבים כמה קרטון צריך לקופסה פתוחה (בלי מכסה) שמידותיה 20 ס״מ, 10 ס״מ ו-5 ס״מ. שורה אחת שגויה
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: →
הפתרון:
לתחתית יש פאה אחת בלבד
הכפל ב-2 שייך לזוגות של דפנות. לתחתית אין בת זוג — המכסה חסר — ולכן היא נספרת פעם אחת.
קובייה — הכול מצלע אחת
תרגיל 26
נפח קובייה הוא 343 סמ״ק. מהו אורך מקצועה, בס״מ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 7
הפתרון:
הנפח הוא המקצוע בחזקת שלוש
מחפשים מספר שכפול עצמו שלוש פעמים נותן 343
המקצוע
הכיוון ההפוך של הוא לא חילוק ב-3: אינו אפילו מספר שלם. שואלים איזה מספר, בחזקת שלוש, נותן 343.
תרגיל 27
נפח קובייה הוא 64 סמ״ק. מהו שטח הפנים שלה?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב 96 סמ״ר
הפתרון:
קודם המקצוע
ואז שש פאות ריבועיות
384 הוא — כפל את הנפח במקום את שטח הפאה. 24 הוא — שכח את הריבוע. תמיד דרך המקצוע.
תרגיל 28
יש קובייה שהנפח שלה (בסמ״ק) ושטח הפנים שלה (בסמ״ר) הם אותו מספר.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: נכון
הפתרון:
משווים את שני הביטויים
מחלקים ב-
בדיקה
קובייה שמקצועה 6 ס״מ: נפח 216 סמ״ק ושטח פנים 216 סמ״ר. אותו מספר — אבל לא אותו גודל, כי היחידות שונות.
תרגיל 29
מדביקים 27 קוביות קטנות, שמקצוען 1 ס״מ, לקובייה אחת גדולה. מהו שטח הפנים של הקובייה הגדולה, בסמ״ר?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 54
הפתרון:
הקובייה הגדולה בנויה
שטח הפנים שלה
הפיתוי: . אבל פאות שהודבקו זו לזו נמצאות בפנים — הן כבר לא חלק מהשטח החיצוני.
הקובייה הצבועה
תרגיל 30
קובייה , בנויה מ-27 קוביות קטנות, נטבלה בצבע מכל צדדיה. התאימו כל סוג של קובייה קטנה למספר הקוביות מסוגו
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: שלוש פאות צבועות — 8 — הפינות · שתי פאות צבועות — 12 — אמצע המקצועות · פאה צבועה אחת — 6 — מרכזי הפאות · אף פאה צבועה — 1 — הלב
הפתרון:
לקובייה 8 קודקודים
12 מקצועות, ובאמצע כל אחד קובייה אחת
6 פאות, ובמרכז כל אחת קובייה אחת
בדיקה: כל הקוביות נספרו
הקובייה שבלב אינה נוגעת באף פאה חיצונית — ולכן היא היחידה שנשארה בלי צבע.
תרגיל 31
קובייה בנויה מ-64 קוביות קטנות, ונטבלה בצבע מכל צדדיה. כמה קוביות קטנות נשארו בלי צבע בכלל?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 8
הפתרון:
מורידים שכבה אחת מכל צד
הקובייה הפנימית שנשארה
הקוביות בלי צבע יוצרות קובייה פנימית. מורידים שתי שכבות מכל כיוון — אחת מכל צד — ולא אחת.
תרגיל 32
אותה קובייה , צבועה מכל צדדיה. לכמה קוביות קטנות יש בדיוק פאה צבועה אחת?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 24
הפתרון:
בכל פאה — ריבוע פנימי של 4 קוביות
ויש שש פאות
הקוביות שבשולי הפאה נוגעות גם בפאה שכנה — ולכן יש להן שתיים או שלוש פאות צבועות. רק הריבוע הפנימי של כל פאה נספר.