طرق قياس حجم جسم صلب

حجم الجسم هو مقياس فيزيائي لحيّز ثلاثي الأبعاد، ويُعتبر خاصية مستقلة من خواص المادّة فهو لا يرتبط بالكتلة أو الوزن للجسم، ووحدته في النظام العالميّ المتر المكعب (م³) وتُستعمل كذلك مضاعفاته وأجزاؤه، ويُمكن قياس الحجم للأجسام بحالاتها الثلاث الصلبة، والسائلة، والغازية، وسنعرض في هذا المقال كيفيّة حساب حجم الجسم الصلب المنتظم وغير المنتظم.

طريقة قياس أبعاد الجسم

للوصول إلى حجم أيّ جسم تُقاس أبعاده، ثمّ يتمّ تعويضها في قانون الحجم كلٌ حسب شكله الهندسي، فلحساب حجم جسم على شكل متوازي مستطيلات مثلاً، تقاس أبعاده الثلاثة (الطول، والعرض، والارتفاع)، ثمّ يُحسب حجم متوازي المستطيلات على القانون ويساوي الطول×العرض×الارتفاع، ولحساب حجم شكل كروي يُقاس طول نصف القطر للكرة ثمّ يُستخدم نص قانون حجم الكرة الذي يساوي 4\3×ط×(نق)³، وكذلك الأمر بالنسبة لبقية الأشكال الهندسية الأخرى.

مثال 1:

قطعة من النحاس على شكل متوازي مستطيلات، قيست أطوال أبعادها فكان طولها يساوي 10م وعرضها يساوي 6م وارتفاعها يساوي 8م، فما حجم القطعة؟

الحل:

حجم متوازي المستطيلات=الطول×العرض×الارتفاع
حجم قطعة النحاس=10×6×8=480م³.

مثال 2:

جسم صلب مخروطي الشكل طول قطر قاعدته يساوي 6م، وارتفاعه يساوي 8م، أوجد حجم الجسم.

الحل:

بما أن الجسم على شكل مخروط نُطبّق قانون الحجم للمخروط:

حجم المخروط=1\3×مساحة القاعدة×الارتفاع

مساحة القاعدة=نق²×ط

مساحة القاعدة=(3)²×3.14=28.26 م².
حجم الجسم= 1\3×28.26×8=75.36 م³.

طريقة إزاحة السائل

يُستعمل الأنبوب المدرّج لقياس حجم الجسم وذلك من خلال وضع كمية من الماء أو أيّ سائل آخر لا يتفاعل معه الجسم ولا يذوب فيه، ثم يُقاس حجم الماء في الأنبوب بحيث يُقرأ التدريج المقابل لسطح الماء ويُسجّل (يُمثّل هذا التدريج القراءة الأولى).
يُربط الجسم المراد قياس حجمه بخيط رفيع ويُغمر داخل الأنبوب المدرّج، ثمّ يُقاس التدريج الجديد المحاذي لسطح الماء ويُسجل (يُمثل هذا التدريج القراءة الثانية).
يُحسب الفرق بين القراءتين الأولى والثانية لإيجاد حجم الجسم: حجم الجسم الصلب=القراءة الثانية-القراءة الأولى.

مثال:

إذا كان حجم السائل في مخبار مدرّج قبل وضع الجسم فيه تساوي 70سم³، وكانت قراءة المخبار المدرج الثانية بعد وضع الجسم فيه تساوي 150سم³، فما حجم الجسم المغمور؟

الحل:

حجم السائل=70سم³.

حجم السائل حجم الجسم=القراءة الثانية=150سم³.

70 حجم الجسم=150

حجم الجسم=150-70=80سم³.

قياس حجم جسم صلب غير منتظم

لحساب حجم جسم غير منتظم تُستخدم طريقة إزاحة السائل المذكورة أعلاه، بحيث لا يُمكن ضبط أبعاد جسم غير منتظم وتطبيق قوانين الحجم عليها.

ملاحظة: عند تغيير شكل جسم صلب لا يتغير حجمه.