العلاقة بين الكتلة والحجم والكثافة

الكتلة والحجم والكثافة هي ثلاث خصائص أساسية للجسم. الكتلة هي مقدار ثقل شيء ما ، والحجم يخبرك بحجمه ، والكثافة مقسومة على الحجم. على الرغم من أن الكتلة والحجم من الخصائص التي تتعامل معها كل يوم ، إلا أن فكرة الكثافة أقل وضوحًا وتحتاج إلى تفكير عميق. ومع ذلك ، بمجرد أن تتعطل ، تكون الكثافة مفيدة جدًا.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

الحجم هو حجم الجسم والكتلة هي وزنه. للحصول على الكثافة ، اقسم الكتلة على الحجم. على سبيل المثال ، لبنة من الرصاص ، 5 سم × 2 سم × 10 سم ، تزن 1134 جم. حجم الطوب 5 × 2 × 10 = 100 سم مكعب. اقسم 1134 على 100 لتحصل على كثافة الرصاص ، 11.34 جرام لكل سم مكعب.

الكتلة ليست مفهومة تمامًا ، لذلك يتم تعريفها بطريقتين مختلفتين تمامًا: تقيس الكتلة بالقصور الذاتي مدى القوة يقاوم الجسم التسارع ، بينما تقيس كتلة الجاذبية مدى قوة جذب الجسم لأشياء أخرى بحد ذاتها. ليس من الواضح سبب تماثل هذين النوعين المختلفين من الكتلة ، لكن التجارب تؤكد ذلك. بالمعنى الدقيق للكلمة ، يقيس الميزان الوزن ، ولكن يمكنك عادةً التفكير في الوزن والكتلة على أنهما نفس الشيء.

الحجم يقيس الحجم المكاني للكائن. على الرغم من أن الصيغة المستخدمة لحساب الحجم تعتمد على شكله ويمكن أن تكون معقدة ، يمكنك التفكير فيها بشكل عام على أنها عرض مضروب في الارتفاع في الطول. يمكن أن يكون قياس حجم كائن في بعض الأحيان أسهل من حسابه. يمكن أن يؤدي وضعها في وعاء كبير من الماء وقياس ارتفاع مستوى الماء إلى العثور على الحجم بسرعة ، بغض النظر عن شكله.

تُحسب الكثافة بقسمة كتلة الجسم على حجمه. الكثافة أقل بديهية من الكتلة أو الحجم ، ولكن إذا التقطت شيئًا ووجدته أخف بكثير أو أثقل مما كنت تتوقعه ، فذلك لأن كثافته ليست كما كنت تعتقد. عادة لا يمكن قياس الكثافة بشكل مباشر ويجب حسابها بعد تحديد الكتلة والحجم. تستخدم الكثافة أحيانًا لوصف كميات أخرى مقسومة على الحجم ، مثل كثافة الطاقة.

كثيرًا ما يستخدم العلماء والمهندسون الكثافة ، لأنها مفيدة لحساب خصائص الكائن وتحديد المواد التي يتكون منها الكائن. إن كثافة آلاف المواد ، بما في ذلك المعادن والبلاستيك وغيرها ، معروفة جيدًا. عند درجة حرارة الغرفة وضغطها ، تكون كثافة مادة معينة ثابتة دائمًا تقريبًا - كل من مسمار الحديد ومرساة القارب الحديدي لهما نفس الكثافة على الرغم من أنهما شيئان مختلفان تمامًا. بعد حساب كثافة الكائن ، يمكن للعالم أن يبحث عن القيمة في جدول وفي كثير من الحالات يحدد بدقة ما يتكون الجسم.

من أشهر الأمثلة على حساب الكثافة قصة أرخميدس والتاج الذهبي. طلب ملك من أرخميدس تحديد ما إذا كان تاجه الجديد مصنوعًا من الذهب الخالص ، ولكن دون إتلافه بأي شكل من الأشكال. أدرك أرخميدس أنه بغمر التاج في الماء ، يمكنه تحديد حجمه وبالتالي كثافته. وبهذه الطريقة ، أثبت أن التاج لم يكن من الذهب الخالص ، بل كان يحتوي على معادن أرخص.