قوانين الكثافة والكتلة والحجم
تحسب الكثافة بقسمة الكتلة على الحجم
يتم حساب الكثافة من خلال تقسيم الكتلة على الحجم .
ولذلك كي يستطيع الشخص حساب الكثافة، يجب ان يكون معلومًا لديه الكتلة والحجم
-
p = m/V الكثافة= الكتلة/ الحجم
وواحدة الكثافة هي الغرام في السنتيمتر المكعب جم/سم³ (g/cm³) أو وحدة الكيلوغرام في المتر المكعب كجم/م³ (Kg/m³).
ومن خلال معرفة الكثافة نستطيع الاجابة عن السؤال الذي تطرق في اذهاننا جميعًا في طفولتنا، وهو معرفة من يزن اكثر، رطل من الريش ام رطل من الرصاص؟ والاجابة هي ان كلاهما يزنان تمامًا نفس الشيء (رطل واحد)، لكن الاختلاف الاساسي يكمن في الكثافة، فالرصاص اشد كثافة بالطبع.
قياس مقدار الكتلة في حجم معين يُسمّى
قياس مقدار الكتلة في حجم معين يُسمّى
الكثافة
. والكثافة تعبر عن مقدار الكتلة في حجم معين، لأن الجسم الكثيف يزن اكثر من جسم اخر اقل كثافة بنفس الحجم، كما ان الجسم منخفض الكثافة سوف يطفو على الماء، بينما الجسم الكثيف سوف يغرق في الماء، لأن الجسم قليل الكثافة يحوي كميات كبيرة من الهواء فيه. [1] [2]
قانون قياس الكثافة
قانون قياس الكثافة هو
الكثافة = الكتلة ÷ الحجم
إن الكثافة هي مصطلح يتم استخدامه كثيراً في كل من الفيزياء و الكيمياء ، و أحياناً يخلط الناس بينه و بين الوزن و الكتلة ، و قد وضع له العلماء قانون خاص به و هو (
الكثافة = الكتلة ÷ الحجم
) بمعنى آخر أن الكثافة تساوي مقدار المادة الموجودة في وحدة واحدة من الحجم ، و يتم التعبير عن الكثافة بالكيلوجرام أو الجرام لكل متر مكعب أو سنتيمتر مكعب أو لتر أو أي وحدة من وحدات الحجم .
العوامل التي تؤثر في الكثافة
العوامل التي تؤثر في الكثافة هي
الحرارة
–
الضغط
.
تقوم الكثافة على كل من الكتلة و الحجم و هي تتأثر كثيراً بتغيُّر الحجم حيث هناك بينهما علاقة عكسية أي إذا زاد الحجم تصبح الكثافة أقل ، بينما لا تُشكّل الكتلة أي تغيير في الكثافة لأنها ثابته لا تتغير ، و من العوامل التي تغيّر قيمة الكثافة هي:
1 – الحرارة :
عندما يتعرض الجسم للحرارة يؤدي ذلك إلى امتلاكه كمية أكبر من الطاقة مما يجعل جزيئاته تتباعد عن بعضها فيزداد حجمه ، و يؤدي هذا بدوره إلى قلة كثافة الجسم .
2 – الضغط :
إذا زاد الضغط على الجسم فتزيد نسبة اقتراب جزيئاته من بعضها البعض ، و يؤدي هذا الأمر إلى قلة حجم الجسم مما يعمل على زيادة نسبة كثافته .
قانون قياس الكتلة
تُعتبر الكتلة أحد أهم المصطلحات الفيزيائية التي يكثر استخدامها حيث أنها تعبر عن مقدار المادة الموجودة في جسم ما ، و يتم الاستعانة بها في كل من الطب و الهندسة و التجارة و الزراعة و العديد من العلوم المختلفة ، أما قانون حساب الكتلة هو ( الكتلة = الكثافة × الحجم ) مما يوضح أن الكتلة مرتبطة بكل من الحجم و الكثافة ، كما أنها تتناسب طردياً معهما أي أن الزيادة في أو الحجم يقابلها زيادة في الكتلة .
العلاقة بين الكتلة و الوزن
يخلط البعض بين كل من الكتلة و الوزن و لكن كل منهما يعبر عن شئ مختلف ، فالكتلة هي مقدار المادة الموجودة في الجسم ، بينما الوزن هو قوة جذب الأرض للاجسام الواقفة عليها ، و يُعتبر الوزن مرتبطاً بالكتلة و ذلك لأنه يساوي حاصل ضرب الكتلة في سرعة الجاذبية الأرضية ، أي أن قيمة وزن الجسم يعتمد اولاً على كتلته .
يختلف كل من الوزن و الكتلة أيضاً في وحدات القياس و ذلك لأن الوزن يتم قياسه بوحدة النيوتن لأنها تعبر عن القوة ، بينما الكتلة يتم قياسها بأكثر من نوع من الوحدات التي تتعلق بالكتلة منها الجرام و الكيلوجرام و المليجرام و الميغاجرام و السنتيجرام و الرطل و المثقال و غيرها .
قانون قياس الحجم
الحجم هو ذلك المكان الذي تشغله الأجسام و يعمل الحجم على قياس الأبعاد الثلاثية الخاصة بالجسم مما يجعله مميزاً عن أي وحدة قياس أخرى ، و قانون الحجم هو (حاصل ضرب مساحة أحد أوجه الجسم في الارتفاع ) ، و يُعتبر الحجم بعيداً تماماً عن كل من الكتلة و الوزن فهو لا يتأثر بهما بأي حال من الأحوال ، و يستخدم الحجم وحدة المتر المكعب و ما يُشتق منها من السنتيمتر المكعب و المليمتر المكعب و غيرها .
– الطرق المختلفة لقياس حجم الأجسام :
1- الأجسام المنتظمة :
هناك عدة قوانين لقياس الأجسام المنتظمة و التي تختلف بإختلاف شكلها ، فمثلاً إذا كان الجسم يتخذ شكل متوازي مستطيلات يكون القانون ( الطول × العرض × الارتفاع ) بينما المكعب يكون قانونه (طول الضلع)
3
، أما المخروط و الهرم فإن حجمهما يساوي ( (مساحة القاعدة × الارتفاع ) ÷ 3 ) ، أما الاسطوانة يتم حساب حجمها من قانون (مساحة القاعدة × الارتفاع) .
2- الأجسام الغير منتظمة :
لا يُمكن قياس حجم الأجسام الغير منتظمة باستخدام قانون معين ، لذلك يتم اللجوء إلى تغطيسهم في الماء مع مراعاة حساب حجم الماء قبلها ، ثم بعد ذلك يتم إزالتهم من الماء و حساب حجم الماء بعد القيام بهذا الأمر ، ثم المقارنة بين حجم الماء في الحالتين للتوصل إلى حجم الجسم الغير منتظم .