الفرق بين الكتلة والحجم

• ذات صلة
• الفرق بين الكتلة والوزن
• الفرق بين جملة الحال وجملة النعت

تعرّف الفرق بين الكتلة والحجم

قد تتساءل عن الفرق بين الكتلة والحجم، لا بد أن تعلم بأن كل من الكتلة والحجم مفهومين منفصلين يعبّر كل منهما عن طريقة من طرق القياس الكمّية للمواد والأجسام،^[١] ويمكن تلخيص الفرق بين كل منهما بما يأتي:

من حيث المفهوم

يمكن التمييز بين الكتلة والحجم من حيث المفهوم كما يأتي:^[١]

• الكتلة: يعبّر هذا المفهوم عن كمية المادة الموجودة في جسم ما.
• الحجم: هو مقدار الحيّز ثلاثيّ الأبعاد الذي يشغله الجسم.

من حيث نوع الكمية

كيف أعرف الفرق بين الكتلة والحجم من حيث طبيعة ونوع الكمية المقاسة؟ يمكن تلخيص ذلك بما يأتي:^[١]

• الكتلة: تعبّر عن كمية فيزيائية ومادّية للمواد.
• الحجم: يعبّر عن كمية المادة من ناحية هندسيّة، أي من ناحية شكله وأبعاده.

من حيث ثبات القيمة أو التغير

تُعتبر سمة الثبات والتغيّر من الاختلافات بين الكتلة والحجم، ويمكن توضيحها كما يأتي:^[١]

• الكتلة: كتلة جسم ما هي كمية ثابتة لا تتغيّر.
• الحجم: يتغيّر الحجم بتغّير الحالة الفيزيائية للمواد المختلفة.

من حيث وحدة القياس

يوضّح الجدول أدناه أهم الوحدات المستخدمة في التعبير عن الكتلة والحجم، تعرف عليها:^[٢]

من حيث كيفية الحساب

يمكنكَ حساب كل من الكتلة والحجم بالطرق والأدوات الموضّحة فيما يأتي:

الكتلة

يمكنك حساب كتل الأجسام باستخدام أحد الأدوات الآتية:^[٢]

• الميزان القديم (ذو الكفّتين).
• الميزان الإلكتروني.
• الميزان ثلاثي الشعاع.

الحجم

يمكنكَ حساب أحجام الأجسام باستخدام الطرق الآتية:^[٢]

• وعاء متدرّج للسوائل.
• حساب الحجم من خلال معرفة أبعاد الجسم الصلب، فتضرب الطول بالعرض بالارتفاع إذا كان الشكل مضلعًا منتظمًا، ويمكنك استخدام قوانين الحجم للأشكال الهندسية الأخرى.
• طريقة الإزاحة للأجسام غير المنتظمة.

تعرّف على تجربة العلاقة بين الكتلة والحجم

يمكنكَ من خلال التجربة العملية التحقّق من وجود علاقة تربط بين الكتلة والحجم بغض النظر عن الحالة الفيزيائية للجسم، وفيما يأتي الأدوات الأساسية المطلوبة مع الخطوات اللازمة لإجراء التجربة، بالإضافة إلى أهم نتائجها:

الأدوات

تحتاج في هذه التجربة إلى الأدوات الآتية:^[٣]

• ميزان
• 6 أجسام منتظمة مصنوعة من نفس النوع من المادة.
• مسطرة بطول 0.5 متر.

كيفية عمل التجربة

يجب عليك اتّباع الخطوات الآتية في هذه التجربة:^[٣]

• اختر الجسم الأصغر من بين الأجسام المتوفرة لديك.
• احسب أبعاد الجسم (طول، وعرض، وارتفاع) باستخدام المسطرة.
• دوّن الأبعاد بوحدة (سنتيمتر) على شكل جدول.
• كرّر حساب كل بُعد مرّتين، ثمّ احسب المتوسط للقيمتين وذلك للحصول على قيم أكثر دقّة.
• احسب حجم الجسم من خلال ضرب متوسّطات أبعاده، ودوّن الحجم في الجدول بوحدة (سنتيمتر مكعب).
• احسب كتلة الجسم باستخدام الميزان ودوّن النتيجة في الجدول بوحدة (غرام).
• كرّر الخطوات السابقة لجميع الأجسام الخمس الباقية لحساب أحجامها وكتلها.
• مثّل البيانات الواردة في الجدول بيانيًّا، مع مراعاة استخدام المحور السيني للتعبير عن بيانات الحجم، والصادي لبيانات الكتلة.
• ارسم أفضل خط يصل بين النقاط على الرسم.
• احسب ميل الخط؛ لإيجاد العلاقة بين الكتلة والحجم.

النتائج

ماذا تسمى العلاقة بين الكتلة والحجم؟ يطلق على العلاقة التي تربط بين الكتلة والحجم اسم الكثافة، والتي تعبّر عن ميل الخط المستقيم الذي يربط بين بيانات الكتلة والحجم للمادة، ويمكن صياغة قانون الكتلة والحجم رياضيًّا بالمعادلة الآتية:^[٣]

الكثافة= الكتلة/ الحجم

ومن ذلك تستنتج أنّ حجم الجسم يتناسب تناسبًا طرديًّا مع كتلته، فتزداد الكتلة بزيادة الحجم بالضرورة.

سؤال وجواب

ما الفرق بين الكتلة والوزن؟

قد تخلط بين كل من الكتلة والوزن على الرغم من الاختلاف بين كل منهما، فما الفرق بين الكتلة والوزن؟ يمكن الإجابة عن ذلك بمعرفة مفهوم كل منهما، فالكتلة هي كمية المادة الموجودة في جسمٍ ما مُقاسة بوحدة (الكيلوغرام أو الغرام)، أمّا الوزن فهو مقدار تأثير الجاذبية الأرضية على هذه الكتلة ويُقاس بوحدة (نيوتن)، ويمكن الربط بين المفهومين من خلال العلاقة الرياضية الآتية:^[٤]

الوزن= الكتلة × تسارع الجاذبية الأرضية

وبالرموز: و= ك × ت.

ومن الحقائق الهامّة التي قد يهمك معرفتها حول كل من الكمّيتين:^[٤]

• يمكن للوزن أن يساوي صفر عند انعدام تأثير الجاذبية الأرضية، بينما لا يمكن للكتلة أن تساوي صفرًا.
• لا تتأثر كتلة الجسم بموقعه بينما يتأثر الوزن بالموقع.
• الكتلة كمية قياسية، بينما الوزن كمية متّجهة.

ما العلاقة بين الوزن والحجم؟

يمكن التعبير عن العلاقة بين الوزن والحجم من خلال معرفة العلاقة بين كتلة الجسم ووزنه، وارتباطهما معًا من خلال القانون و= ك × ت، ثمّ الربط بين الكتلة والحجم من خلال قانون الكثافة، ومن ذلك تستنتج أنّ إمكانية تحديد الفرق بين الكتلة والحجم والوزن تمكّنك من الربط بين المفاهيم الثلاثة من خلال القوانين الفيزيائية، فالارتباط بينها وثيق ويؤثّر كل مفهوم منها على الآخر بصورة أو بأخرى، كما يمكن صياغة العلاقات والجمع بينها للحصول على القانون الآتي:^[٥]

حجم الجسم = (وزنه/ تسارع الجاذبية)/ الكثافة

ما هو الفرق بين الكتلة والكثافة؟

يوضّح الجدول أدناه الفرق بين الكتلة والكثافة من خلال عدد من المعايير:^[٦]

تختلف الكتلة عن الحجم في المفهوم والطبيعة فضلًا عن طريقة الحساب والأدوات المستخدمة في القياس والمختلفة تمامًا في كل نوع عن الآخر، بالإضافة إلى اختلاف الوحدة المستخدمة في التعبير عن كل منهما، إلا أنّهما كميتان تؤثّر كل منهما على الأخرى من خلال مفهوم يسمى الكثافة، والذي يجمع بينهما ويربط بينهما بعلاقة طردية، من خلال العلاقة؛ الكثافة= الكتلة/ الحجم، ويمكن التحقّق من وجود هذه العلاقة بالتجربة العملية والرسم البياني للنتائج، وعلى الرغم من خلط الناس في استخدام مصطلحي الكتلة والوزن إلا أنّهما يشيران إلى معانٍ مختلفة.

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت ث} "Difference Between Mass And Volume", Byjus, Retrieved 02/08/2021. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت} "2.1 Matter, Mass, and Volume", ck12, 07/07/2019, Retrieved 02/08/2021. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت} "4: Mass and volume", BBC, Retrieved 02/08/2021. Edited.
4. ^ ^{أ ب} Anne Marie Helmenstine (12/08/2019), "What Is the Difference Between Weight and Mass?", Thoughtco, Retrieved 02/08/2021. Edited.
5. ↑ Vivek Saxena (13/03/2018), "What Is the Difference Between Mass, Weight and Volume?", Sciencing, Retrieved 02/08/2021. Edited.
6. ↑ Surbhi S (17/02/2018), "Difference Between Mass and Density", Key Differences, Retrieved 02/08/2021. Edited.