الكتلة
يُعبّر عن الكتلة أنّها مقدار من المقادير الفيزيائيّة الكمّيّة، وتُعّرف على أنها مقدار ما في الجسم من مادة، كما أنَّ الكتلة كـ كمية لا يمكن ان تفنى أو تُستحدث من العدم، وهي مقدار ثابت لا يتأثر بتغيّر المتغيرات الأخرى منها الزمان والمكان، وقد ثبت أن الكتلة كمّية فيزيائيّة تُعبر عن مقدار عددي فقط لأن الكتلة من الكمّيّات الفيزيائيّة القياسية التي يُعبّر عنها بالأعداد بينما الكمّيّات الفيزيائيّة المتجهة هي التي يُعبّر عنها بمقدار عددي وإتجاه في نفس ذات الوقت، وفي هذا المقال سنوضح علاقة الكتلة بالكمّيّات الفيزيائيّة الأخرى منها الوزن والكثافة والحجم، وسنورد طرق ووسائل لحساب الكتلة وقانون الكتلة آلية تطبيق القانون.
وحدات قياس الكتلة
يتم قياس الكتلة بواحدة من وحدات القياس التالية:
- الجرام.
- الملي جرام.
- السنتي جرام.
- الديكا جرام.
- الهكتوجرام.
- الميغا جرام.
- الكيلو جرام.
- الرطل.
- المثقال.
- الأوقية.
الكتلة والوزن
نرى أنّ العديد منّا يختلط عليهم الأمر بين كل من الكتلة والوزن، حيث نرى أنّ الفرق جوهري فيما بينهما، لأنَّ الوزن كمّية فيزيائيّة متجهة تمثل بقيمة عددية وإتجاهها ويمثل تعريف ومعنى الوزن بأنّهُ مقدار قوة جذب الأرض للجسم، ونستطيع حساب وزن أي جسم من خلال معرفة كتلته والمقدار الثابت التالي(9.8م/ث^2) والذي يمثل مقدار قوة جذب الأرض للأجسام، ونستطيع إيجاد قيمة الكتلة أو الوزن من استخدام القانون التالي:
قانون الوزن والكتلة
(الوزن) = (الكتلة)×(ثابت جاذبية الكرة الأرضية)
- وحدة قياس الوزن = نيوتن.
- وحدة قياس الكتلة = كغم.
- وحدة قيتس ثابت جاذبية الكرة الأرضية = م/ ث^2.
مثال: جسم وزنه يساوي 20 نيوتن، جد كتلة هذا الجسم؟ الحل: باستخدام قانون الوزن نستطيع حساب الكتلة لهذا الجسم
الوزن = الكتلة×ثابت الجاذبية ومنه:
- الكتلة =الوزن÷ثابت الجاذبية الارضية.
- الكتلة = (20) نيوتن÷(9.8) م/ث^2.
- الكتلة = 2.04 كيلو جرام (كغم)
الكتلة والكثافة والحجم
وجِدَ أنّ الكتلة وهي مقدار المادة في الجسم ترتبط بشكل واضح من كلاّ من الحجم والكثافة، والحجم يمثل الحيّز الذي يشغله أي جسم في الفراغ، بينما الكثافة فهي تمثّل مقدار تركُز المادة في الحيّز الذي يشغله أي جسم، وتلك المفاهيم الثلاثة ترتبط بشكل ملحوظاً مع بعضها البعض، ووجد العلماء أن هناك تناسباً طردياً بين الكتلة والكثافة؛ أي أنّ الزيادة في اى منهما تؤدي إلى زيادة الأخرى والعكس صحيح تماماً، ونستطيع حساب الكتلة من خلال معرفة كلاً من الكثافة والحجم، من خلال القانون الرياضي التالي:
- (الكثافة)=(الكتله)÷(الحجم)، ومنه: (الكتلة)=(الكثافة)÷(الحجم)
- وحدة قياس الكثافة= كيلو غرام/ متر مكعب.
- وحدة قياس الكتلة= كيلو غرام.
- وحدة قياس الحجم= متر مكعب.
مثال: مكعب زجاجي حجمة= 50 متر مكعب، جد كتلة المكعب إذا علمت أن كثافة الزجاج= 2.5 كيلوغرام لكل متر مكعب؟ الحل: (الكثافة)=(الكتله)÷(الحجم)، ومنها:
- (الكتلة)= (الكثافة) ÷ (الحجم)
- (الكتلة)= (2.5) ÷ (50)
- (الكتلة)= (0.05 كغم)
