عن الكتلة والوزن Mass and Weight

19 يوليو , 2009

عن الكاتب

شاركها

الرابط المختصر لهذا المقال

http://nok6a.net/?p=52

massلعل الخلط بين الكتلة والوزن هو من أكثر الأخطاء الشائعة في فيزياء الحياة اليومية خاصة فيما يتعلق بتبادل البضائع، هذا لأن دلالة المصطلحين أصبحت واحدة بشكل أو بآخر في العامية وحتى التفسير العلمي الغير دقيق لايساعد على فهم الاختلاف الحقيقي بين الكتلة والوزن.من جهة أخرى هذا لايعني أن الخطأ فادح، لأن العلاقة الوثيقة بين الكتلة والوزن هي السبب الأساسي لهذا الخلط. فيما يلي توضيح للاختلاف الأساسي بين المفهومين، لكن قبل ذلك…

مفاهيم أساسية

الكتلة

هي ما يحويه الجسم من مادة، أي بمعنى آخر يتعلق مفهوم الكتلة مباشرة بما يحويه الجسم من ذرات إضافة إلى أخذ نوعها بعين الاعتبار. يمكن تعريف الكتلة أيضاً بالمقدار الذي يعبر عن مقاومة الجسم للحركة.

تقدر الكتلة بالكيلوغرام Kilogram ويرمز له اختصاراً بـ kg في نظام الوحدات العالمي (SI)، النموذج الأساسي للكيلوغرام محفوظ في الهيئة العالمية للأوزان والمقاييس قرب باريس (Bureau international des poids et measures)

القوة

مقياس يعبر عن التفاعل بين الأجسام. تأخذ القوة العديد من الأشكال حيث يمكن أن تكون على مستوى الذرات أو بشكل كهرومغناطيسي أو قوة جاذبية (والأخيرة مهمة بالنسبة لنا) . رياضياً يعبر عن القوة بمقدار شعاعي، وهو مقدار تؤخذ فيه القيمة والاتجاه بعين الاعتبار.

تقدر القوة بواحدة النيوتن، وهو مساو لقيمة القوة المطلوبة لتطبيق تسارع على كتلة مقدراها 1 كيلوغرام بنسبة 1 متر/ثانية/ثانية. التسارع هو مقدار تغير السرعة مع الزمن.

لننتبه الآن للفكرة التالية :

على سطح الأرض تطبق كتلة مقدراها 1 كيلوغرام قوة مقدارها 9.8 نيوتن (بشكل سفلي) وهذا مايسمى بالكيلوغرام الثقلي أو Kilogram force. سنفسر هذا لاحقاً

هذا مايأخذنا لمفهوم الجاذبية gravity وهو التسارع التي تسببه الأرض (أو الكواكب أو الأجسام بشكل عام) للأجسام القريبة من سطحها.

الآن 1 نيوتن هو قوة الجاذبية الأرضية المطبقة على كتلة تقدر بـ 100 غرام تقريباً ( نقول مثلاً أن قوة الجاذبية الأرضية المطبقة على تفاحة صغيرة تقدر بـ 1 نيوتن)

ذكرنا أنه في نظام الواحدات العالمية يقاس التسارع بـ متر/ثانية/ثانية ( أو m/s^2 )، مقدار التسارع الذي تسببه الجاذبية الأرضية هو تقريباً 9.8 متر/ثانية/ثانية أيضاً. أي أن تسارع أي جسم يسقط في الهواء (وبتجاهل مقاومته) هو 9.8 متر/ثانية/ثانية.

الثقل (الوزن)

مقياس يعبر عن جذب قوة الجاذبية الأرضية للأجسام، وهذه القوة هي مقدار نسبي يتعلق بمكان وجود الجسم، بالنسبة للأرض هذا المقدار لايتغير كثيراً نظراً لأن تسارع الجاذبية الأرضية تقريباً ثابت في كل مكان. لكن في حال كان الجسم متواجداً على القمر مثلاً سيختلف الثقل (الوزن) نتيجة لاختلاف قوة الجاذبية على القمر عن في الأرض، وهي أقل. ينتج هذا عن صغر حجم القمر مقارنة بالأرض وهذا مايعني كتلة أقل ومايعني من جديد قوة جاذبة أقل. (تقدر الجاذبية على القمر بسدس الجاذبية على الأرض، أنقر هنا لمعرفة وزنك على كواكب أخرى)

هناك علاقة مباشرة بين تسارع الجاذبية الأرضية الذي تكلمنا عنه سابقاً و قوة الجاذبية التي تخضع لها الأجسام على الأرض، حيث يعبر عن هذا رياضياً بـ القوة = الكتلة * التسارع ( F= m *a ) حيث F هي القوة (أو الوزن) و m هي الكتلة و a هو تسارع الأجسام نتيجة للجاذبية الأرضية وهو كما قلنا سابقاً 9.8 متر/ثانية/ثانية.

العلاقة الرياضية البسيطة السابقة تفسر مايلي :

على سطح الأرض تطبق كتلة مقدراها 1 كيلوغرام قوة مقدارها 9.8 نيوتن (بشكل سفلي) وهذا مايسمى بالكيلوغرام الثقلي أو Kilogram force.

حيث أنه إذا كان لدينا كتلة 1 كيلو غرام ستطبق ثقل مقدراه 9.8 نيوتن

القوة (الوزن) = الكتلة * التسارع
القوة (الوزن) = 1 * 9.8
= 9.8 نيوتن

قياس الكتلة وقياس الوزن

يقاس الوزن باستخدام مقياس النابض ( أو مايدعى Newton spring scale )، لاحظ أن الميزان المنزلي يعمل بهذا المبدأ أي اعتماداً على النوابض (حتى لو كان إلكترونياً فالمبدأ نفسه) صحيح أن النتيجة التي تحصل عليها بالكيلوغرام، لكنه كيلو غرام ثقلي.

تقاس الكتلة باستخدام ميزان الكتلة الذي يقوم على الموزانة بين كتلة معينة والنماذج الأساسية للكتلة المصنوعة اعتماداً على نماذج الكتلة التي تكلمنا عنها سابقاً والمحفوظة في الهيئة العالمية للأوزان والمقاييس.


خلاصات

  • وزنك يعني كم تجذبك قوة الجاذبية للأرض. كتلتك تعني ماتحويه من مادة أو مقدار مقاومتك للمؤثرات الخارجية.
  • لاتتغير كتلة جسم ما أينما كانت على الأرض أو في الفضاء أو في أي مكان لكن يتغير الوزن (الثقل) تبعاً لمقدار الجاذبية.
  • اعتماداً على المعادلة الرياضية السابقة إذا كانت كتلتك 60 كيلوغرام هذا يعني أن وزنك 588 نيوتن تقريباً (أو 60 كيلوغرام ثقلي) ، وهذا يطبق على الأرض فقط.

F = m *a

F = 60 * 9.8

= 588 newtons

على القمرهذا مختلف، لأن مقدار الثابت a هو 1.625 أي تقريباً سدس جاذبية الأرض.

F = m* a

F = 60 * 1.625

97.5 newtons =

هذا المقدار (97.5 نيوتن) مساو لـ 9.75 كيلو غرام ثقلي. أي أن وزنك على القمر هو 9.75 كيلو غرام ثقلي.

إذاً عرفنا سبب الالتباس الآن، فالكيلو غرام المعبر عن الكتلة والكيلو غرام الثقلي المعبر عن الوزن يحملان نفس القيمة الرياضية لكن يختلفان بالمعنى اختلافاً كبيراً.

ملاحظة : في كثير من الأحيان يعبر عن المقدار 9.8 بـ 10 للتقريب، حيث أن الرقم الأساسي هو 9.80665
الصور من ويكيبيديا ومن موقع الهيئة العالمية للأوزان والمقاييس
فيديو

عن الكاتب

شاركها

مقالات متعلقة

التعليقات 4 تعليقات

osama
منذ 8 سنوات

استفدت من الموضوع وحبيت اشكرك .

مشكور

يا لــــيل
منذ 8 سنوات

يعطيك العافيه بس ياخي الاستاذ عندي يقول لماذا الكتله تقاس بميقاس ذو كفتين والثقل يقاس بميزان ذو كفه واحدهـ
او بصيغه اخرى لماذا الكتله وحدتهتا الكيلرام والثقل وحدته النيوتن اذا عندك اجابه يا ليت ترسلها على ايميلي [email protected]
ولك مني جزيـــل الشكر

ندي
منذ 8 سنوات

thnx very much for this im 12 and i muxt make a project of mass and weight and this gonna really help me well…..thnx

اسلام
منذ 8 سنوات

انا احبكم يا جمهوري العزيز واوعي حد يشتم

أضف تعليقك