الحجم
من خلال رحلتنا مع قانون الحجم في الفيزياء، سنتعرف على الحجم، حيث:
- إنه مقياس مادي يستخدم لقياس المساحة التي يشغلها كائن ما، سواء كان هذا الكائن حقيقيًا أو متخيلًا في مكان ما.
- إنه يختلف عن الفضاء لأن الفضاء مقياس لجسم ثنائي الأبعاد، لكن الحجم هو مقياس لجسم ثلاثي الأبعاد.
- لا يرتبط الحجم بالوزن أو يتضمنه، ولكنه بالأحرى خاصية مستقلة للمادة.
- الحجم ليس سوى المساحة التي يتم توزيع الجسم أو الكتلة عليها.
- إذا كانت كثافة الجسم عالية، فإن كتلته ستكون كبيرة، حتى لو كان حجمه صغيرًا.
- يمكن أن يحدد الحجم مع الكثافة الكتلة أيضًا، لكن الحجم وحده ليس له قيمة في حساب الكتلة.
- أما الوزن فليس إلا قوة الجاذبية التي تدمر الأجساد من أجلها، فهي تختلف من مكان إلى آخر.
- في حين أن الأجسام أقل وزنًا على الأرض من كوكب المشتري لأنه هناك، يقضي المشتري على قوة الجاذبية الأكبر.
- يشار إلى الحجم بالحرف V.
- يُقاس الحجم بوحداته الخاصة، بما في ذلك سنتيمتر مكعب أو مليمتر مكعب أو متر مكعب، مما يشير إلى أن الجسم يساوي حجم مكعب طول ضلعه متر أو سنتان.
- تستخدم وحدات البوصات والمكعب والقدم المكعب في أمريكا وبريطانيا.
- هناك أيضًا وحدات أخرى تستخدم لقياس الحجم وهي لتر، وكوب، وجالون، ومليلتر.
- من أجل استخدامها لقياس حجم السائل، وليس في الكتل، فهي أيضًا مشتق من وحدات الطول حيث اللتر هو حجم مكعب طول ضلعه واحد ديسيمتر.
- الديسيمتر 10 سم، وحجم المكعب مرتبط بقياس الأبعاد المكانية الثلاثة، وهي الطول والعرض والارتفاع.
- كما أنها تستخدم لتمثيل أشياء حقيقية مثل المباني والبحيرات والصناديق، وكل هذه الأشياء لها الطول والعرض والارتفاع.
- حجم المكعب يساوي الطول × العرض × الارتفاع.
- حجم متوازي المستطيلات يساوي الطول ضرب العرض ضرب الارتفاع.
- حجم الهرم يساوي (مساحة القاعدة ÷ 3) x الارتفاع.
قياس حجم الأشياء
- لقياس حجم جسم صلب متوازي المستطيلات أو مكعب، يتم ضربه هنا في الطول × العرض × الارتفاع.
- من الممكن أيضًا حساب حجم الأجسام الصلبة اعتمادًا على الشكل.
- كائنات مخروطية الشكل عن طريق حساب مساحة قاعدة المخروط، ثم حساب ارتفاعها وضرب الرقمين معًا، والنتيجة مقسمة على ثلاثة، بحيث تكون النتيجة حجم المخروط.
- حجم الهرم أيضًا مساحة قاعدته يتم حسابها أولاً بضرب عرضه وطوله، ثم يتم ضرب حاصل ضربهما في ارتفاع الهرم، وأخيراً يتم قسمة الناتج على ثلاثة، فتكون النتيجة هي حجم الهرم.
- أما بالنسبة للأشكال الأسطوانية، فيقاس حجمها بنفس الطريقة دون تقسيمها على ثلاثة، حيث يتم ضرب مساحة القاعدة في الارتفاع، وبالتالي فإن النتيجة هنا هي حجم الأسطوانة.
- بالنسبة للكرات الصلبة، يُقاس حجمها بالقطر، وهو خط وهمي يمر عبر مركز الكرة من أحد أقطابها إلى الأخرى.
- يمكن قياس القطر عن طريق قياس محيط الكرة من مركزها، لذا فهي سهلة.
- بينما، إذا كان قطر الكرة 7 أجزاء من 22 من محيطها من المركز، فيمكن أيضًا غمر الكرة، أي ربعها أو ثلثها في الماء.
- ثم قم بقياس مدى ارتفاع مستواها.
- أما بالنسبة للأشكال الصلبة غير المنتظمة في الشكل، فمن الصعب قياس حجمها، لكن من الممكن أن يكون الكائن صغير الحجم.
- يُقاس الحجم بغمر جسم صلب صغير غير منتظم الشكل، يوضع في وعاء لقياس حجم الماء. الحاوية مملوءة مسبقًا بحجم من الماء يكفي لغمر الجسم بالكامل.
- بعد ذلك يؤخذ فيها فرق الحجم الذي يشير إليه الإناء، ويخصم منه حجم الماء المقاس بصدق، بحيث يكون الباقي هو حجم الجسم.
- يقاس حجم السوائل بوضعها في الحاوية مبيناً حجم السائل عند كل مستوى أو يوضع في الوعاء ثم يحسب حجمه.
- أما بالنسبة للغازات، فليس لها حجم ثابت، لذلك يمكن ضغط الغازات في مواقع صغيرة الجسم.
الفرق بين الكتلة والحجم
من خلال مجموعة متنوعة من الأبعاد، الفرق بين مفهوم أن كتلة مفهوم الحجم يمكن توضيحها، بما في ذلك:
1- التعريف
- يمكن تعريف الحجم على أنه المساحة التي تشغلها المادة في الفراغ، وهذا المفهوم وثيق الصلة بالنماذج ثلاثية الأبعاد، التي لها عرض وطول وارتفاع.
- بالنسبة للأجسام ذات الشكل غير المنتظم، يمكن حساب حجمها بغمرها في جسم مائي معروف في وعاء خاص لقياس الأحجام.
2- وحدة القياس
- تستخدم وحدة القياس لوصف مفاهيم علمية متعددة. عند ذكر وحدة قياس لأي من المفاهيم فإن ذلك يساهم في توضيح ما يتعلق بها، ويوضح الفرق بين الحجم والكتلة من خلال وحدة القياس لكل منهما.
- حيث يتم قياس الحجم بوحدات الأمتار المربعة أو اللترات، بينما تقاس الكتلة بالكيلوجرام.
3- طبيعة المفهوم
- هناك فرق بين الكتلة والحجم في الطبيعة يبرز من حيث الطبيعة التي يشير إليها كل من المفهومين.
- نظرًا لأن الحجم هو قيمة هندسية، فإنه يهتم بقياسها بالأبعاد والمساحة التي تشغلها المواد.
- أما الكتلة فهي تعتبر مادة كيميائية يتم من خلالها قياس كمية المادة.
الحجم والكتلة والكثافة
ترتبط الكتلة والكثافة والحجم دائمًا ببعضها البعض، ومن خلال رحلتنا مع قانون الحجم في الفيزياء نوضح ما يلي:
- حيث أن الكثافة تساوي الكتلة على الحجم.
- الكتلة تساوي الكثافة بالحجم.
- الحجم يساوي الكتلة على الكثافة.
على سبيل المثال، عند حساب حجم شكل عادي من الزجاج، تكون كتلته 0.5 كجم، مع العلم أن كثافة الزجاج تساوي 2.5 كجم لكل متر مكعب، لذلك يكون حساب الحجم كالتالي:
- كما نعلم، الكتلة تساوي الكثافة مضروبة في الحجم، والحجم يساوي الكتلة على الكثافة
- ثم سيساوي الحجم 0.5 كجم kg 2.5 كجم لكل متر مكعب، وبالتالي سيكون الحجم 0.2 كجم.
قانون الحجم في الفيزياء
- كما نعلم، فإن قانون الحجم في الفيزياء هو نفس قانون الحجم في الرياضيات، وهو خاص بقياس المساحة التي تشغلها الأشياء.
- يعتمد الحجم على أبعاد الجسم الثلاثة، والتي تميز الحجم عن وحدات القياس الأخرى.
- وقانون الحجم هو حاصل ضرب مساحة أحد وجوهها في ضرب الجسم في الارتفاع. يعتبر الحجم بعيدًا تمامًا عن الوزن والكتلة، حيث لا يتأثر بهما بأي شكل من الأشكال.
- يستخدم الحجم المتر المكعب ووحدات السنتيمتر المكعب والملليمتر وما إلى ذلك مشتقة منه.
- يتم حساب حجم الكائنات من خلال أنواع الكائنات.
- يتم حساب الكائنات العادية باستخدام الصيغة (الطول × العرض × الارتفاع).
- هناك أيضًا بعض الأشكال العادية التي يتم حساب حجمها باستخدام الصيغة (مضروبًا في طول الضلع × 3)، وهو مثال على المكعب.
- يتم حساب حجم الهرم والمخروط بواسطة (مساحة القاعدة × الارتفاع) ثم قسمة على 3.
- يتم حساب حجم الأسطوانة عن طريق (مساحة القاعدة × الارتفاع).
- أما بالنسبة للأجسام غير المنتظمة، فلا يتم استخدام قانون محدد لها، ولكن لقياس الحجم، وهذا يتطلب غمرها في حجم محسوب مسبقًا من الماء، ثم إزالتها من الماء.
- بعد ذلك، يتم حساب الحجم الكلي للماء، ويتم طرح الحجم الكلي من حجم الماء لاستخراج حجم الجسم غير المنتظم.
لقد تعلمنا عن قانون الحجم في الفيزياء، وهو أحد أهم القوانين الفيزيائية والرياضية. يختلف الحجم عن الكثافة والكتلة، ولكنه مرتبط بهما، وللحجم العديد من وحدات القياس.