الفرق بين الكتلة والوزن والحجم والكثافة
الفرق بين الكتلة والوزن والحجم والكثافة، بالكاد يعتقد معظم الناس أن هناك فرقًا بين “الوزن” و”الكتلة”، ولم يكن من الممكن أن يختبر الشخص العادي، حتى بشكل غير مباشر، ما يجب أن يعنيه، حتى بدأنا استكشاف الفضاء، بأن تكون “عديم الوزن”، حيث بعد حدوث ذلك ارتبك الجميع حول الفرق بين “الوزن” و”الكثافة”؟!
لذا، نأمل أن نتمكن في هذا المقال من شرح الفرق بين الكتلة والوزن، والحجم، والكثافة بوضوح، بحيث لن تواجه مشكلة في شرح الفرق لطلابك، تابعوا موقع مقال للتعرف على الفرق بين الكتلة والوزن والحجم والكثافة.
الكتلة (m)
هذا المفهوم أساسي جدًا، مثل الطول والوقت، من المستحيل حقًا تحديده، أطلق إسحاق نيوتن على الكتلة كمية المادة.
ويمكننا أن نتحدث في كل مكان، ولكن علينا في النهاية أن نعترف بأن كلماتنا تفشل، يقول البعض أن الكتلة، هي مقدار المادة في شيء ما (ونأمل ألا يسأل أحد: ما هي المادة؟).
ويقول آخرون إن الكتلة هي مقياس القصور الذاتي للكائن، (والذي يفترض أننا نفهم الخاصية المراوغة، للقصور الذاتي).
وبالإضافة إلى الارتباك، ترتبط الكتلة بقصور الجسم الذاتي، ولكنها أيضًا مرتبطة بمدى انجذاب الأشياء الصعبة إلى الأرض.
لقد تم الخلط بين عقول أفضل من عقولنا حول معنى مفهوم “الكتلة” وحتى اليوم، تفكر عقول أفضل من عقولنا في معنى الكتلة حقًا.
طريقتنا في التخلي عن المهمة المستحيلة لتحديد الكتلة، هي أن نقول: الكتلة هي قياس كمية “الأشياء” في شيء ما.
وهذا التعريف محير بشكل صحيح، ويمكنك العمل على معنى “الأشياء”! في النظام المتري، وتُقاس الكتلة بالكيلوجرام والجرام، وستكون هذه هي الوحدات التي سنستخدمها غالبًا.
شاهد أيضًا: العدد الذري للنحاس في الكتلة الذرية
الوزن (w)
إذا تمكنت أخيرًا من قبول فكرة الكتلة، حتى لو لم نتمكن من تحديدها، فالوزن سهل: وزن الكتلة هو القوة.
التي تسحبها الأرض على الكتلة؛ نأمل أن يكون لديك شعور بما تعنيه القوة.
يمكن فهم فكرة الوزن بالكامل على أنها قوة الجاذبية على شيء ما، وعادةً ما نقضي معظم وقتنا على الأرض.
لذا فإن وزننا هو القوة التي تجذبها الأرض علينا؛ لكن، إذا ابتعدنا عن الأرض، فإن القوة التي تسحبها الأرض علينا ستكون أقل، وبالتالي وزننا سيكون أقل.
أما إذا كنت تعيش على كوكب المريخ، فمن المحتمل أن يتغير التعريف أعلاه إلى: “وزن الكتلة هو القوة التي يسحبها المريخ على الكتلة”.
وترتبط فكرة الوزن برمتها بقوة الجاذبية، وسيكون من الصحيح القول، بغض النظر عن المكان الذي قد تكون فيه في الكون أن: “وزن الكتلة هو قوة الجاذبية على الكتلة”.
في النظام المتري تُقاس القوة نيوتن، وبالتالي يُقاس الوزن أيضًا بنيوتن، وعلى سطح الأرض، تزن كتلة 1 كجم 9.8 نيوتن.
الحجم (v)
وهو مقدار المساحة ثلاثية الأبعاد المحاطة بسطح مغلق، على سبيل المثال، المساحة، التي تشغلها أو تحتوي عليها مادة (صلبة، أو سائلة، أو غازية، أو بلازما).
وغالبًا ما يتم قياس الحجم عدديًا باستخدام الوحدة المشتقة من النظام الدولي للوحدات، المتر المكعب، ويُفهم عمومًا أن حجم الحاوية هو سعة الحاوية.
أو هي كمية السائل (أو الغاز) التي يمكن أن تستوعبها الحاوية، بدلاً من مقدار المساحة، التي تزيحها الحاوية نفسها.
يتم أيضًا تخصيص أحجام للأشكال الرياضية ثلاثية الأبعاد، ويمكن حساب أحجام بعض الأشكال البسيطة.
مثل الأشكال العادية وذات الحواف المستقيمة، والدائرية، بسهولة باستخدام الصيغ الحسابية.
ويمكن حساب أحجام الأشكال المعقدة بحساب التفاضل والتكامل، إذا وجدت صيغة لحد الشكل.
أما الأشكال أحادية البعد (مثل الخطوط) والأشكال ثنائية الأبعاد (مثل المربعات)، فيتم تخصيص حجم صفري لها في الفضاء ثلاثي الأبعاد.
الكثافة (ρ)
هناك نوعان من الكثافة، “كثافة الوزن” و”كثافة الكتلة”، وسنستخدم كثافة الكتلة فقط، فعندما نقول: “كثافة”.
فإننا نعني “كثافة الكتلة”؛ وكثافة الكتلة لكل حجم، الرصاص كثيف، والستايروفوم ليس كذلك، تم تصميم النظام المتري.
بحيث تكون كثافة الماء جرامًا واحدًا، لكل سنتيمتر مكعب أو 1000 كجم لكل متر مكعب.
والرصاص هو حوالي 10 أضعاف كثافة الماء، لذلك يغوص في الماء، بينما الستايروفوم هو حوالي عُشر كثافة الماء، لذلك فهو يطفو على سطحه.
العلاقات الرياضية
يمكن حساب كل من الكتلة والوزن والحجم والكثافة من خلال العلاقات التالية:
يتم حساب الكتلة من العلاقة
- w/g = m، حيث “g” هي الجاذبية الأرضية، ووحدة القياس هي: الكيلوجرام.
يتم حساب الوزن من العلاقة
- mg = w، حيث “g” هي الجاذبية الأرضية، ووحدة القياس هي: النيوتن.
يتم حساب الحجم من العلاقة
- الحجم (v) = الطول × العرض × الارتفاع & m/ρ = v، ووحدة القياس هي: المتر المكعب.
يتم حساب الكثافة من العلاقة
- m/v = ρ، ووحدة القياس هي: الكيلوجرام/متر مكعب.
تابع أيضًا: بحث عن المادة وخواصها
الرابط بين الكتلة والوزن والحجم والكثافة
حسنًا، لقد نظرنا للتو في تعريف كل منها، ولكن دعنا نعود، ونرى كيف ترتبط ببعضها البعض، ويمكن ذلك من خلال النقاط التالية:
- بدأنا بالكتلة، لكي يكون للجسم وزن أو حجم أو كثافة أو للعثور على الجاذبية النوعية، يجب أن يكون له كتلة، وإلا فلن يكون لدينا شيء وسيكون كل هذا بلا معنى.
- إذن، كل جسم له كتلة، الشيء التالي الذي سننتقل إليه هو وزن الجسم، وكل جسم له كتلة سيكون له وزن.
- أيضًا بسبب الجاذبية من الأرض التي تسحب هذا الجسم نحو سطحها، ولإيجاد وزن الجسم، عليك فقط ضرب كتلة الجسم في الجاذبية.
- شيء آخر يجب مراعاته بشأن الوزن والكتلة هو أن الكتلة لا تتغير إلا إذا فقد هذا الجسم المادة.
- ومع ذلك، يمكن أن يتغير وزن جسم له نفس الكتلة اعتمادًا على مكانه.
تكملة معرفة الرابط بين الكتلة والوزن والحجم والكثافة
- الآن، دعنا ننتقل إلى الحجم، لقد حددناه بالفعل، قلنا أن الحجم هو قياس الفضاء داخل الجسم، لكن كيف يمكننا إيجاد الحجم؟
- حسنًا، سيكون لكل الكائنات ثلاثية الأبعاد ارتفاع وطول وعمق.
- إذن، لإيجاد مقدار المساحة داخل هذه الأبعاد الثلاثة، نضرب هذه الأبعاد الثلاثة معًا، وستخبرنا النتيجة مقدار المساحة داخل هذا الجسم.
- ترتبط الكثافة ارتباطًا مباشرًا بالكتلة والحجم؛ في الواقع، تخبرنا عن العلاقة الدقيقة بين الاثنين، ولإيجاد كثافة جسم ما، نأخذ كتلته ونقسمها على حجمها.
- وإذا كان للكتلة حجم كبير، ولكنها ذو كتلة صغيرة يقال إنها ذات كثافة منخفضة، وسيتيح لنا ذلك معرفة أن مادة الكائن ليست مضغوطة للغاية، ولكنها متباعدة.
- إذا كان الجسم منخفض الحجم، ولكنه مرتفع الكتلة، فسيكون عندئذٍ ذو كثافة عالية، وهذا من شأنه أن يخبرنا أن مادة الكائن مضغوطة جدًا داخلها.
- هذا يقودنا إلى الجاذبية النوعية، مرة أخرى، تخبرنا الجاذبية النوعية، بالعلاقة بين كثافة الجسم ومادة الاتصال.
- وغالبًا ما تكون مادة الاتصال هي الماء، لذا، لإيجاد الجاذبية النوعية، نأخذ كثافة جسم ما، ونقسمها على كثافة الماء.
- فإذا كانت الجاذبية النوعية أكبر من واحد، فإننا نعلم أن الجسم سيغرق، وإذا كانت الجاذبية النوعية أقل من واحد.
- فإننا نعلم أن الجسم سوف يطفو على الماء، وهذا لأن كثافة الماء يجب أن تكون أكبر من كثافة الجسم.
اخترنا لك: بحث عن الكتلة والوزن كامل
في نهاية مقال الفرق بين الكتلة والوزن والحجم والكثافة، نرجو أن تكونوا الآن على علم وافٍ بكلٍ من الكتلة والوزن والحجم والكثافة، وعلى معرفة تامة بكيفية حساب كلٍ منهما، وما الفرق بينهما، وما الرابط بينهما، وإذا أردت المزيد من المواضيع الفيزيائية الأخرى، يمكنكم زيارة موقع مقال!