إذا كنت تعرف حجمها وكثافتها ، يمكنك تحديد وزن جسم بلاستيكي دون وزنه.وزنغالبًا ما يستخدم بالتبادل معكتلةفي لغة الحياة اليومية لكنها في الواقع مختلفة.كتلةهي كمية المادة في الجسم وهي مقاومة الجسم للتسارع.
الكتلة ثابتة بغض النظر عن موقعها ، لذا فإن رائد الفضاء الذي تزن 100 كجم على الأرض له نفس الكتلة على القمر.وزن، مع ذلك ، هي القوة المؤثرة على كتلة تحت تأثير الجاذبية وتعطيها العلاقة:
\ text {weight} = \ text {mass} \ times \ text {التسارع بسبب الجاذبية}
في النظام المتري ، يحتوي الوزن على وحدات نيوتن (N).
على سطح الأرض تسارع الجاذبيةز، وهو 9.81 م / ث2. على القمر تسارع الجاذبية هو سدس تسارع الأرض و 1.64 م / ث2.
نظرًا لأن الوزن يختلف باختلاف مجال الجاذبية المحلي ، فإن وزن رائد الفضاء الذي تبلغ كتلته 100 كجم 981 نيوتن على الأرض ولكن وزنه 164 نيوتن فقط على القمر. في الفضاء السحيق ، بعيدًا عن جاذبية أي أجسام فلكية ، سيكون وزن رائد الفضاء 0 نيوتن ، وهي حالة تُعرف عمومًاانعدام الوزن.
كيفية تحديد الحجم
مقدارهي مقدار المساحة التي يشغلها الجسم. من الممكن حساب حجم مادة صلبة عادية ، مثل المكعب ، عن طريق قياس أبعادها ، لكن هذه الطريقة ستكون صعبة بالنسبة للأجسام غير المنتظمة. بدلاً من ذلك ، يمكننا غمر الجسم في الماء واستخدام حقيقة أن حجم الماء المزاح يساوي حجم الجسم المغمور.
ما هي الكثافة؟
الكثافة الكتلةمن كائن يسمى ببساطةكثافة، هو لهاالكتلة مقسومة على حجمها. عادة ما يتم تمثيل الكثافة بالحرف اليونانيرو (ρ) وتعطى بالمعادلة:
\ rho = \ فارك {m} {v}
هنامهي كتلة الجسم والخامسهو حجمها. في النظام المتري ، تحتوي الكثافة على وحدات كيلوجرام لكل متر مكعب (كجم / م3) أو جرام لكل سنتيمتر مكعب (جم / سم3).
إذا كنت تعرف كثافة جسم ما ، فإن إعادة ترتيب معادلة الكثافة تعطي تعبيرًا لحساب كتلته:
م = \ rho v
في المقابل ، بمجرد معرفة الكتلة ، يمكنك حساب الوزن.
تحديد الوزن تجريبيا
1. الحصول على قطعة من البلاستيك.حدد نوع البلاستيك الذي تختبره وابحث عن كثافة كتلته.
2. قياس حجم العينة.املأ اسطوانة كبيرة متدرجة بالماء حتى مستوى 500 مل. اغمر قطعة البلاستيك تمامًا في الماء.
العديد من المواد البلاستيكية أقل كثافة من الماء وسوف تطفو. في هذه الحالة ، ضع وزنًا ثقيلًا مثل الجوز المعدني في قاع الأسطوانة ثم أضف الماء إلى مستوى 500 مل. أزل الوزن واربطه بالعينة البلاستيكية بخيط قصير. أسقطها معًا في الماء حتى تغمر قطعة البلاستيك تمامًا.
تم تضمين حجم الوزن عند معايرة الأسطوانة بالماء عند مستوى 500 مل ، وبالتالي لن يؤثر الوزن على القياس. الفرق بين مستويات المياه الجديدة والأصلية هو حجم الجسم. تذكر أن المليلتر الواحد (مل) يساوي سنتيمترًا مكعبًا واحدًا (سم3).
3. احسب الكتلة بمعادلة الكثافة. كتلة البلاستيك هي الكثافة مضروبة في الحجم:م = ρ × الخامس. سجل الكتلة بالكيلوجرام.
4. احسب الوزن بعجلة الجاذبية.تأكد من استخدام الوحدات الصحيحة في النظام المتري. الوزن (N) = الكتلة (كجم) × التسارع بسبب الجاذبية (م / ث2).
مثال: حساب وزن الأكريليك
إذا كنت ترغب في تحديد وزن قطعة من البلاستيك الأكريليكي ، والمعروفة أيضًا باسم Plexiglas أو Lucite أو Acrylite (جميع الأسماء المسجلة كعلامات تجارية) ، فاتبع الخطوات الموضحة في القسم السابق:
الخطوة 1:الحصول على قطعة من البلاستيك.اقطع عينة من الأكريليك. كثافة الأكريليك 1.18 جم / سم3.
الخطوة 2:قياس حجم العينة.إذا ارتفع منسوب الماء إلى 550.0 مل بعد غمر البلاستيك في الأسطوانة المتدرجة ، يكون حجمها 550.0 مل - 500.0 مل = 50.0 مل ، أو 50.0 سم3.
الخطوه 3:احسب الكتلة بمعادلة الكثافة.كتلة قطعة البلاستيك = الكثافة × الحجم = 1.18 جم / سم3 × 50.0 سم3 = 59 جم = 0.059 كجم.
الخطوة الرابعة:احسب الوزن بعجلة الجاذبية. الوزن (N) = الكتلة (كجم) × التسارع بسبب الجاذبية (م / ث2). سيكون الوزن على الأرض 0.059 كجم × 9.81 م / ث2 = 0.58 ن.