قوانين الكثافة والكتلة والحجم
تحسب الكثافة بقسمة الكتلة على الحجم
يتم حساب الكثافة عن طريق قسمة الكتلة على الحجم. وبالتالي، لكي يتمكن الشخص من حساب الكثافة، يجب أن يكون لديه المعرفة بالكتلة والحجم
- p = m/V الكثافة= الكتلة/ الحجم
واحدة من الكثافة هي الغرام في السنتيمتر المكعب (g/cm³) أو الكيلوغرام في المتر المكعب (Kg/m³).
من خلال معرفة الكثافة، يمكننا الإجابة عن السؤال الذي يتبادر إلى ذهن الجميع في طفولتهم: من يزن أكثر، رطل من الريش أم رطل من الرصاص؟ والإجابة هي أن كلاهما يزنان بالتمام نفس الشيء (رطل واحد)، ولكن الاختلاف الأساسي يكمن في الكثافة، فالرصاص يتميز بكثافة أعلى بكثير.
قياس مقدار الكتلة في حجم معين يُسمّى
: “يطلق على قياس مقدار الكتلة في حجم معين مصطلح الكثافة، وتعبر الكثافة عن مقدار الكتلة في حجم معين، حيث يزن الجسم الكثيف أكثر من جسم آخر أقل كثافة بنفس الحجم، ويطفو الجسم منخفض الكثافة على الماء، بينما يغرق الجسم الكثيف في الماء، لأن الجسم الذي يحوي كميات كبيرة من الهواء فيه قليل الكثافة. [1] [2]
قانون قياس الكثافة
قانون قياس الكثافة هو عبارة عن الكثافة = الكتلة ÷ الحجم
الكثافة هي مصطلح يستخدم كثيرا في الفيزياء والكيمياء، ويتم تبادله أحيانا مع مفهومي الوزن والكتلة، وقد وضع العلماء له قانونا خاصا وهو (الكثافة = الكتلة ÷ الحجم)، ويعني ذلك أن الكثافة تساوي كمية المادة الموجودة في وحدة واحدة من الحجم، وتعبر الكثافة بالكيلوجرام أو الجرام لكل متر مكعب أو سنتيمتر مكعب أو لتر أو أي وحدة أخرى للحجم .
العوامل التي تؤثر في الكثافة
تؤثر الحرارة والضغط على الكثافة
تعتمد الكثافة على الكتلة والحجم، وتتأثر بشدة بتغير الحجم حيث تكون العلاقة بينهما عكسية، أي أنه كلما زاد الحجم ، قلت الكثافة، بينما لا يؤثر التغير في الكتلة على الكثافة لأنها ثابتة ولا تتغير، ومن العوامل التي تؤثر على قيمة الكثافة هي:
1 – الحرارة : عندما يتعرض الجسم للحرارة، فإن ذلك يزيد من طاقته، وبالتالي تتباعد جزيئاته عن بعضها البعض مما يؤدي إلى زيادة حجمه، وينتج عن ذلك قلة كثافته .
2 – الضغط : عند زيادة الضغط على الجسم، تقترب جزيئاته من بعضها البعض بشكل أكبر، مما يؤدي إلى انقباض حجم الجسم وبالتالي زيادة كثافته .
قانون قياس الكتلة
تعد الكتلة أحد المفاهيم الفيزيائية الأساسية والمستخدمة بشكل واسع، حيث تعكس كمية المادة المتواجدة في جسم ما. وتستخدم الكتلة في مجالات متنوعة مثل الطب والهندسة والتجارة والزراعة والعلوم المختلفة. قانون حساب الكتلة يعبر عنه بالعلاقة (الكتلة = الكثافة × الحجم)، وهذا يوضح أن الكتلة مرتبطة بالحجم والكثافة. وتتناسب الكتلة بشكل مباشر معهما، أي أن زيادة الحجم أو الكثافة تؤدي إلى 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 .
تختلف الوزن والكتلة في وحدات القياس، حيث يتم قياس الوزن بوحدة النيوتن لأنه يعبر عن القوة، بينما يتم قياس الكتلة بأكثر من نوع من الوحدات المختلفة، مثل الجرام والكيلوجرام والمليجرام والميغاجرام والسنتيجرام والرطل والمثقال وغيرها .
قانون قياس الحجم
الحجم هو المكان الذي تشغله الأجسام، ويقوم الحجم بقياس الأبعاد الثلاثة للجسم مما يجعله مميزا عن أي وحدة قياس أخرى. قانون الحجم يكون بضرب مساحة أحد وجوه الجسم في الارتفاع. يعتبر الحجم مستقلا تماما عن الكتلة والوزن، ولا يتأثر بهما بأي حال من الأحوال. يتم استخدام وحدة المتر المكعب لقياس الحجم، بالإضافة إلى السنتيمتر المكعب والمليمتر المكعب وغيرها .
– 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 .