موضوع عن الكتلة والوزن والحجم

موضوع عن الكتلة والوزن والحجم، تعد الكتلة والوزن والحجم من أهم خواص الأشياء الفيزيائية، وكذلك مفاهيم علمية تمتاز بالدقة العالية وليس لها أي مرادفات، ويختلف المعنى أو المفهوم لكلًا منهما عن أي معنى آخر من حيث التعريف العلمي لأن الكتلة والوزن والحجم لا يعتبروا مفهوم لشيء واحد، كما يفهم الكثير ذلك، حيث أن الكتلة بالمعنى الفيزيائي هي عدد ممن يمتلكه الجسم من مادة وهذه من خواص المادة الثلاث ويرمز لها بالرمز ك أوm, ، أما الكتلة فهي مقدار ثابت لا يتغير مطلقًا في أي مكان أو زمان ولها استقلال عن معنى الحجم فهو الآخر يختلف إذا ما كان حجم جسم معين أكبر من حجم جسم آخر، فذلك لا يشير بأن تكون كتلة الجسم أكبر من جسم آخر.

مقدمة موضوع عن الكتلة والوزن والحجم

• كما أشرنا بأن هناك اختلاف واضح بين الكتلة والوزن والحجم وأنهم ليسوا معنا مترابط لمفهوم واحد، فعلى سبيل المثال كتلة حجم جسم قليل من الحديد ثقيلة عن كتلة جسم آخر من الخشب أكبر في الحجم، لأن الكثافة بينهما مختلفة ولكي تتساوى الكتلة مع الحجم فإن هذا يلزمه تساوي الجسمان لنفس نوع المادة الواحدة، وفي هذا الموضوع سوف نتحدث تفصيليًا عن مفهوم الكتلة والوزن والحجم وخصائص كلا منهما الفيزيائية ووحدة القياس والحساب.

شاهد أيضًا:بحث عن انواع التسارع وقوانينها

مفهوم الكتلة

• الكتلة هي كمية المادة التي تكون الجسم وهذه الكمية بدون أي أبعاد يتم عن طريقها تحديد قدرة مقاومة الجسم لأي قوة خارجية تؤثر عليه، وإمكانية منع أي تغييرات تحدث في الاتجاه أو السرعة وقت التأثير.
• ومن أشهر علماء الفيزياء في ذلك الشأن نيوتن الذي أوضح في قانون الكتلة بأنها ثابتة وتظل هكذا، ولكن إذا كانت الكتلة متحركة بسرعة ثابتة مع اتجاه ثابت فإنه تظل على هيئتها ما لم تكن متأثرة بأي قوة من الخارج.
• ويمكن قياس وحدة الكتلة باستخدام الميزان الثلاثي الأذرع، وتم تسميته بذلك لأنه بثلاث أذرع يمكنه نقل الكتلة المحسوبة على الطول إضافة إلى الكثير من الموازين المختلفة المستخدمة في قياس الكتلة الأصغر.
• وتعد وحدة الكيلو غرام هي الأساس في قياس الكتلة، وأيضًا يتم استخدام وحدات أخرى عند تحديد الكتل الكبيرة أو الصغيرة كالطن والجرام والميليجرام والميكروجرام والنانوجرام وأيضًا البيكوجرام.

ما هي الكتلة والنظرية النسبية

• عند تحديد معرفة الكتلة في علم الفيزياء نجد أن الجسم والنظام الذي يتحرك بسرعة كبيرة لدرجة أن هذا يقارب سرعة الضوء.
• فإن ذلك يفسر بالنظرية النسبية وتلك النظرية هي مقدار حركة الجسم أو ما يسمى بالزخم الخطي للجسم، ويتم تعريف الزخم بأنه حاصل ضرب سرعة الجسم الذي يتم معرفة زخمه وكتلته.
• أما الزخم الذي يمتلكه الجسم الذي يتحرك بسرعة مرتفعة يكون أعلى من الزخم المتوقع، لذلك تم تحويلها إلى النظرية النسبية، وهذا يعني أنه وقت تحرك الجسم بسرعة عالية تقارب سرعة الضوء فإن كتلة الجسم ستزداد.
• أما عند حساب الكتلة فإن علاقة الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء، لذلك يمكن ملاحظة أن الكتلة مرتبطة بالطاقة.
• وبذلك يكون مبدأ حفظ الطاقة والكتلة واحدًا وأي نقص بسيط في الكتلة سيكون ناتج مقدار كبير من الطاقة، وذلك هو المبدأ الأساسي الذي يتم به تصنيع القنبلة الذرية على سبيل المثال.

الوزن

• أكبر خطأ دارج بين الكثيرين هو اعتقاد أن الكتلة هي الوزن أو أن وحدة الكتلة هي نفسها تعبير عن الوزن، ويشير معنى الوزن إلى اعتماده على مفهوم الكتلة وليس العكس.
• حيث أن الوزن في الفيزياء دلالته من الكتلة ويتم تعريف الوزن بأنه مقدار جذب الأرض للجسم، وهذا يشير إلى أنها قوة تنطبق على كافة الأمور الأخرى التي تنطبق على أي قوة موجودة في الطبيعة.
• وبالإمكان حساب الوزن باستخدام قانون نيوتن الثاني وهو الوزن يساوي القوة يساوي الكتلة في التسارع، وهذا من خلال ضرب كتلة الجسم بتسارع الجاذبية الأرضية.
• وذلك التسارع يكون ثابت لدى الارتفاعات التي تكون قريبة من سطح الأرض لهذا فإن اتجاه الوزن سيكون نحو مركز الأرض.
• أما إذا كان الوزن الخاص بالجسم في موضع آخر فإن الوزن لن يكون هو ذاته ويمكن أن نقول بأن هناك فرق بين الكتلة والوزن، حيث أن الكتلة ثابتة ومعتمدة على الجسم.
• كما هو بعكس الوزن الذي يتغير بمقدار تغير الجاذبية لأنه قوة معتمدة على مقدار السحب إلى أسفل.

ما هو سبب تغير الوزن

عندما قام نيوتن باستخدام قانونه الثاني لإيجاد الوزن من خلال العلاقة حساب تسارع الجاذبية في الكتلة يساوي الوزن وهو 9.81 م/ث^2، ولكن لابد من التعرف على سبب ضرب الكتلة في تسارع الجاذبية الأرضية، حيث أن هذا الضرب سوف نحصل على وزن إذا كان في وضعية السقوط الحر، أما من جهة أخرى يمكن التفكر بأن تسارع الجاذبية على أنه تعبير عن شدة مجال الجاذبية لنقطة معينة في الفراغ، لهذا فإنه يمكن إيجاد قوة الجذب المتبادل بين وزنين من خلال قانون الجذب العام لنيوتن وهو:

2^ف/( 2 ك×1 ك× ج )=و

• لذلك فإن تلك العلاقة من تسارع الجاذبية الأرضية يتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بين مركز الكتلة والجسم المراد قياس وزنه.
• كما أن قوة الجاذبية تتناسب مع مربع المسافة عكسيا وطرديًا مع الكتلة للأرض، فمثلًا إذا كنت داخل محطة فضائية فإن الوزن سوف يقل عن ما إذا كنت على سطح الأرض، وهذا بسبب تسارع الجاذبية الأرضية الذي يكون أقل وهكذا الحال بالنسبة لقياس الوزن على سطح القمر.
• وبما أن الوزن ليس إلا مقدار من القوة فإن الوحدة الخاصة بقياس الوزن هي وحدة قياس القوة ذاتها وهي نيوتن أي 2^ث/ (م× كغ) = نيوتن 1, ولهذا فإن وحدة قياس الوزن تمت بحساب وحدة قياس الكتلة لذلك تم أخذ الوحدة من قانون نيوتن الثاني.

شاهد أيضًا:بحث قصير عن قوى التجاذب

الحجم

• يتم تعريف الحجم بأنه ذلك المقدار الفيزيائي الذي يقيس حيز الجسم، حيث أن الحجم مقياس ثلاثي الأبعاد للجسم سواء الحقيقي أو الوهمي.
• ويعد الحجم من خصائص المواد المستقلة، ولا يمكن أن نعتبر الحجم مرتبطا بقياس الوزن أو الكتلة ولكنه يقاس بوحدة خاصة ومغايرة كالمتر المكعب والسنتيميتر المكعب.
• وفي دول مثل بريطانيا يتم استخدام وحدة قياس الحجم كالياردة والقدم المكعب والإنش المكعب.
• أما عند قياس حجم المواد السائلة يتم استخدام وحدة اللتر والغالون والمليليتر، أما قياس حجم المواد الصلبة يكون باستخدام قوانين رياضية محددة.
• وعند قياس حجم الجسم الغير منتظم فذلك يكون بوضعه داخل المياه ليتم معرفة الحيز الذي يشغله، وكذلك قياس حجم الغازات بإتباع قانون الرياضيات والتي تتحدد بحسب الظروف.
• ويمكن القول بأن بأنه لا يوجد ارتباط بين الحجم والكتلة لأن كلاهما مختلف عن الأخر فالحجم، كما أشرنا سابقًا هو الحيز الذي يشغله الجسم أما الكتلة فهي مقدار المادة داخل جسم محدد، ولكنهما يرتبطان بمقدار الكثافة وقانون الكثافة يعني القانون الذي يربط بين الحجم والكتلة.
• والكثافة هي مقدار كمي وتعبر عن كتلة وحدة الحجم من المادة ويمكن تعريفها رياضيًا بأنها حاصل قسمة الكتلة على الحجم.
• إذن فإن الكثافة تساوي الكتلة على الحجم.
• الكتلة تساوي الكثافة في الحجم.
• الحجم يساوي الكتلة على الكثافة.

شاهد أيضًا:بحث عن الكتلة والوزن بالمقدمة والخاتمة

خاتمة موضوع عن الكتلة والوزن والحجم

وفي ختام المقال نكون قد انتهينا من توضيح الفروق بين الكتلة والوزن والحجم، حيث الاعتقاد الخاطئ بأنهم جميعا نفس المفهوم ولكن فيزيائيًا ليس هذا بصحيح، حيث أن لكل منهم مفهوم مختلف تمامًا عن الآخر ولكن يمكن القول بأن الكتلة والوزن والحجم مكتملين ببعضهما البعض، وأيضًا أوضحنا بقدر المستطاع بعض القوانين الرياضية لحساب وحدة قياس الكتلة والوزن والحجم والفرق بينهم.