بماذا تقاس الكتلة

بواسطة: - آخر تحديث: ١٣:٤١ ، ٢٨ أغسطس ٢٠١٩

الكتلة

تُعرف الكتلة بأنها خاصية أساسية لجميع المواد، والتي تعبر عن المقاومة التي يقدمها الجسم لتغير سرعته أو موضعه عند تطبيق القوة؛ إذ إن زيادة كتلة الجسم ينجم عنه تغير أصغر في القوة المطبقة، وتتكون وحدة الكتلة القياسية في الاتفاق الدولي، والتي تُقارن بها جميع الأجسام الأخرى، من أسطوانة بلاتين إيريديوم يبلغ وزنها حوالي كيلوغرام واحد، ويُطلق على هذه الوحدة اسم الكيلوغرام الدولي النموذجي، ويُحتفظ بها في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس في فرنسا، أما في البلدان التي تستخدم نظام القياس باللغة الإنجليزية، والمسمى بالنظام الدولي للوحدات، فإن وحدة الكتلة هي السبيكة؛ والتي تُعرف بأنها الكتلة التي يبلغ وزنها حوالي 32.17 رطلًا عند مستوى سطح البحر.[١]

تختلف الكتلة عن الوزن بالرغم من أنها ترتبط به، إذ يشكل الوزن القوة التي تُمارس من قِبل المادة بسبب الجاذبية الأرضية، لذلك فهو يختلف من مكان إلى آخر، بينما تبقى الكتلة ثابتة بغض النظر عن موقعها في الظروف العادية، فعلى سبيل المثال، يقل وزن القمر الصناعي عند إطلاقه في الفضاء بعيدًا عن الأرض، إلا أن كتلته تبقى كما هي، ووفقًا لمبدأ حفظ الكتلة، فإن كتلة الجسم الواحد أو مجموعة المواد لا تتغير أبدًا، بغض النظر عن ترتيب الأجزاء المكونة لها، كما أن انقسام الجسم إلى أجزاء فإن مجموع تلك الأجزاء الفردية مساوية للكتلة الأصلية للجسم.[٢]


أنواع موازين قياس الكتلة

تُعبر الكتلة عن مقدار المادة التي تُصنع منها الاشياء، إذ إن الأشياء الكبيرة المصنوعة من مواد أكثر كتلتها أكبر من الأشياء الصغيرة المصنوعة من مواد أقل، وتُقاس الكتلة باستخدام العديد من الموازين التي تختلف في مكوناتها وآلية عملها:[٢]

  • الميزان ذو كفتين: اخترع هذا الميزان في العصر الروماني، إلا أنه ما زال يُستخدم حتى يومنا هذا، وما يزال الأطباء يستخدمونه في قياس كتلة الأطفال الصغار، إذ يتكون هذا الميزان من كفتين من المعدن بالإضافة إلى أوزان معروفة توضع في إحدى الكفتين، إذ يوضع الجسم المراد حساب كتلته في إحدى الكفتين، بينما توضع الأوزان في الكفة الأخرى، حتى تتزن الكفتان لتعطي الوزن الصحيح.
  • الميزان النابضي: يُستخدم الميزان النابضي من قِبل العديد من الطهاة بدلًا من الميزان ذي الكفتين، إذ يوضع الجسم في الجزء العلوي من اللوحة المتحركة، فتندفع تلك القطعة إلى الأسفل من خلال انضغاط النوابض الموجودة في الداخل، والتي تحرك المؤشر الموجود في قرص القراءات لتعطي قيمة تلك الكتلة.
  • الميزان الإلكتروني: تعد الموازين الإلكترونية أكثر دقة من الموازين النابضية، والتي تعطي قيمة الكتلة على شكل قراءات رقمية، وغالبًا ما يستخدم من قِبل الأشخاص لحساب كتلتهم، إذ يتكون هذا الميزان من منصة، ومستشعر ضغط يُطلق عليه اسم محول طاقة كهروضغطية، والذي يصنع تيارًا كهربائيًا عند الضغط عليه، وكلما زاد الضغط على المنصة يزداد التيار المتولد، لذلك كلما كانت الكتلة أثقل تزيد قوة الضغط، وبالتالي تزداد كمية التيار المتدفق في محول الطاقة، إذ تقيس الدارة الإلكترونية المتصلة بمحول الطاقة ذلك التيار، وتحوله إلى كتلة بالكيلوغرامات، أو أي وحدة أخرى مستخدمة.
  • المكبس الهيدروليكي: يستخدم هذا المكبس لقياس كتل الأجسام الكبيرة جدًا، والتي لا يمكن وزنها باستخدام الموازين العادية؛ كالشاحنات، إذ توزن الشاحنات من خلال قيادتها على طرق معدنية تُدعى بالجسور، والتي تدعمها المكابس الهيدروليكية، ويمكن حساب وزن تلك الشاحنة من الضغط الهيدروليكي للمكبس، إذ يُكتب غالبًا وزن الشاحنة على الجزء الجانبي لها، ويمكن حساب كتلة الحمولة الخاصة بها من خلال طرح الكتلة الكلية للشاحنة مع الحمولة من الكتلة الصافية للشاحنة.


وحدات قياس الكتلة

يوجد العديد من الوحدات المستخدمة في النظام العالمي للوحدات (SI) لقياس الكتلة، ومن أبرزها ما يأتي:[٣]

  • وحدة الكيلوغرام: والتي تعد الوحدة الأكثر شيوعًا لقياس الكتلة.
  • وحدة الطن: والتي تساوي حوالي 1000 كيلوغرام.
  • وحدة الغرام: والتي تساوي 0.001 كيلوغرام.
  • وحدة الملي غرام: والتي تساوي 10 -6كيلوغرام.
  • وحدة الميكروغرام: والتي تساوي 10-9 كيلوغرام.
  • وحدة النانوغرام: والتي تساوي 10-12 كيلوغرام.
  • وحدة البيكوغرام: والتي تساوي 10-15كيلوغرام.


الفرق بين الكتلة والوزن

تختلف الكتلة عن الوزن في أن الكتلة تعبر عن مقدار المادة في الجسم، بينما يعد الوزن مقياسًا لتأثير قوة الجاذبية على الجسم؛ إذ إن الوزن عبارة عن مقياس لمقدار القوة المطبقة على كتلة واقعة تحت تأثير تسارع الجاذبية الأرضية، إذ يُشار إلى الوزن بأنه عبارة عن الكتلة مضروبًا بتسارع الجاذبية الأرضية، ويعبر عن هذا القانون باستخدام العلاقة: و = ك X ت، وتتميز قيم الكتلة والوزن بأنها نفسها عندما يكون الجسم على سطح الأرض، بينما عند الارتفاع عن سطح الأرض ستتغير قيم الوزن بينما تبقى قيم الكتلة ثابتة، فعلى سبيل المثال، وزن الجسم على سطح القمر يختلف مقارنة بوزنه على سطح الأرض، ومن أبرز الاختلافات بين الكتلة والوزن ما يأتي:[٤]

  • يختلف الوزن وفقًا لاختلاف موقع الجسم، إذ يعتمد الجسم على تأثير الجاذبية الأرضية، بينما تبقى الكتلة ثابتة في كل مكان.
  • يمكن أن يساوي الوزن صفرًا في حال لم يكن هناك خطورة على الجسم كما في الفضاء، بينما لا يمكن للكتلة أن تساوي صفرًا.
  • تتميز الكتلة بأنها كمية عددية ويوجد لديها حجم، بينما يعد الوزن كمية متجهة؛ له حجم ويمكن توجيهه نحو مركز الأرض أو الجاذبية.
  • يمكن قياس الكتلة باستخدام الموازين العادية، بينما يُقاس الوزن باستخدام الموازين النابضية.
  • تُقاس الكتلة بوحدة الغرام أو الكيلوغرام، بينما يُقاس الوزن بوحدة القوة وهي وحدة النيوتن.


المراجع

  1. William L. Hosch, "Mass"، britannica, Retrieved 11-7-2019. Edited.
  2. ^ أ ب Chris Woodford (5-8-2018), "Weights and balances"، explainthatstuff, Retrieved 11-7-2019. Edited.
  3. Margaret Rouse, "mass (m)"، whatis.techtarget, Retrieved 11-7-2019. Edited.
  4. Anne Marie Helmenstine (3-1-2019), "What Is the Difference Between Weight and Mass?"، thoughtco, Retrieved 11-7-2019. Edited.