كيف يمكننا حساب كتلة جسم حجمه وكثافته معلومان؟

1 إجابة واحدة

تعتبر الكتلة إحدى اثنين من المقادير الأساسية في الفيزياء، الأخرى هي الطول؛ زالمقصود بالأساسية أن جميع الواحدات الأخرى مثل (السرعة، والقوة، والتسارع، وغيرها) مشتقة من واحدة أو أكثر من هذه الواحدات، في حين لا الكتلة ولا الطول يعتبران مشتقان. إن الكتلة هي قياس “للأشياء” بغض النظر عن أي تأثير للجاذبية على هذه الأشياء، وفي المستوى الأدنى، يعتبر كل شيء له كتلة مصنوع من الإلكترونات، والبروتونات، والنيوترونات، وإحدى الخصائص الأساسية للكتلة هي أن الجاذبية تؤثر عليها في حال وجودها مما ينتج قوة تدعى الوزن.

وبالحديث عن الوزن، يعتبر الوزن ناتج من تأثير الجاذبية على الكتلة حيث يعطى بالعلاقة w= mg حيث w الوزن، m الكتلة، g ثابت تسارع الجاذبية الأرضية والذي تبلغ قيمته على سطح الأرض 9.8 متر/ثانية مربع، ولإيجاد وزن جسم ما، بكل بساطة قم بضرب كتلته بقيمة حقل الجاذبية المحلي، وستحصل على النتيجة مقدرة بالنيوتن N. والنقطة التي يجب أن تُؤكد بشكل كبير هي أن الوزن قوة، والكتلة لا تتطلب الجاذبية لوجودها، في حين يتطلب الوزن ذلك. ومن السهل الخلط بين الكتلة والوزن بسبب أنه من النادر أن يعيش أحد في ظروف تنعدم فيها الجاذبية.

ولهذا السبب، عندما تقوم بحساب كتلتك على مقياس مصمم للاستخدام على الأرض، فيتم بالفعل حساب الوزن في عمل المقياس. إن الكتلة ليست وزن، ولكنهما دائماً مرتبطين نسبياً ببعضهما من خلال قيمة ثابت الجاذبية الأرضية g، وفي الحقيقة فإنه بالنسبة لوحدات القياس الملكية، يوجد واحدة لقياس الكتلة تدعى slug، ولكن يتم تجاهلها اليوم. فإذا قالت إحداهن أنها تزن 110 pounds، ففكر في ذلك على أنه كتلتها والتي من الممكن أن تكون 50 كيلو غرام.

يشكل كلاً من الكتلة والطول متحولاً هاماً يدعى الكثافة، وقبل الحديث عن الكثافة، سأتحدث عن الحجم والذي يعبر عن قياس “قطعة” من فضاء ثلاثي الأبعاد، وكذلك يعتبر مشتقاً من الطول، وفي النظام المتري يأخذ واحدة المتر المكعب، وبالعودة للكثافة والتي هي الكتلة مقسومة على الحجم،و تعطي إحساساً ب”ثقل” غرض بعلاقة مع حجمه، اكتشف عالم يوناني اسمه أرخميدس هذا المبدأ، وللكثافة العديد من الخواص منها:

  • من الصعب أن تعرف الكثافة مباشرة، يجب أن تكون على دراية بالوزن والحجم
  • بالنسبة للغازات، فتأخذ ككثافة 1000 غرام لكل سنتيمتر مكعب
  • بالنسبة للمعادن فكثافتها تتراوح بين  6-7 جم/ سم ³.
  • إذا كنت ترغب في معرفة قدرة جسم ما على الطفو فوق مواد أخرى فستساعدك الكثافة في ذلك

أما بالنسبة لمجالات الكثافة فتتعدد حقيقة، ومنها

  • تحديد تكوين، وتسمية، وتصنيف الصخور
  • تصنيف المعادن
  • تفسر ظواهر مثل التيارات المتعاقبة في المحيطات

تعطى الكثافة بالعلاقة كتلة جسم حجمه وكثافته ولها واحدة الكيلوغرام/متر مكعب، ويتم أخذ درجات الحرارة والضغط المؤثر على جسم ما بعين الاعتبار، كذلك تعتبر نسبة تركيز وتماسك الذرات من العوامل المؤثرة بالكثافة، على الرغم من أن واحدات مثل غرام/سنتيمتر مكعب شائعة أكثر، وهذا يقودنا إلى أنه بمعرفة الكثافة والحجم نستطيع حساب كتلة جسم من خلال القانون السابق، وسأوضح ذلك بمثال، فعلى فرض لدينا جسم كثافته 2.5 كيلوغرام/متر مكعب وحجمه 0.25 متر مكعب فكتلته تحسب كما يلي:

كتلة جسم حجمه وكثافته

حيث الكتلة تساوي الكثافة مضروبة بالحجم.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كيف يمكننا حساب كتلة جسم حجمه وكثافته معلومان؟"؟