الكتلة والوزن في الفيزياء

عجين

كتلة الكائن هي خاصية أساسية له ، أو هي مقياس عددي لقصورها الذاتي ، أو مقياس أساسي لكمية المادة في الجسم.

غالبًا ما تبدو تعريفات الكتلة دائرية لأنها كمية أساسية يصعب تحديدها ، من حيث أي شيء آخر ، ويمكن تعريف جميع الكميات الميكانيكية.

من حيث الكتلة والطول والوقت ، فإن الرمز المعتاد للكتلة هو “م” ووحدة النظام الدولي للوحدات الخاصة بها هي الكيلوجرام.

بينما تعتبر الكتلة عمومًا خاصية غير قابلة للتغيير لجسم ما ، عند سرعات تقترب من سرعة الضوء.

يجب أيضًا أن نأخذ في الاعتبار الزيادة في الكتلة النسبية ، إذا كان هناك جسم كتلته 1 كجم على الأرض.

سيكون لها أيضًا كتلة 1 كجم على القمر ، على الرغم من أنها لا تزن سوى سدس هذا الوزن.

الوزن

يُعرَّف وزن الجسم بأنه قوة الجاذبية على الجسم ويمكن حسابه بالكتلة مضروبة في تسارع الجاذبية ، w = mg.

بالنسبة لجسم يسقط بحرية ، حيث تكون الجاذبية هي القوة الوحيدة المؤثرة عليه ، فإن التعبير عن الوزن يتبع قانون نيوتن الثاني.

w = mg ، تنطبق في جميع الأوقات ، حتى عندما لا يتسارع الجسم.

علاوة على ذلك ، الوزن (W) يساوي القوة (F) ، إذا كان الجسم في حالة سقوط حر بدون قوة غير الجاذبية.

قد تسأل نفسك ، كما يفعل الكثيرون ، “لماذا تضرب الكتلة في تسارع السقوط الحر بسبب الجاذبية ، عندما تكون الكتلة ثابتة على الطاولة؟”

تسمح لك قيمة “g” أيضًا بتحديد صافي قوة الجاذبية ، إذا كنت في حالة سقوط حر ، وصافي قوة الجاذبية تلك هو الوزن.

هناك طريقة أخرى وهي اعتبار “g” مقياسًا لقوة مجال الجاذبية بوحدة نيوتن / كجم في موقعك.

يمكنك عرض الوزن كمقياس للكتلة بالكيلوجرام مضروبًا في قوة مجال الجاذبية ، 9.8 نيوتن / كجم ، في ظل الظروف القياسية.

انعدام الوزن

بينما يتم تحديد الوزن الفعلي للشخص من خلال كتلته وتسارع الجاذبية ، كذلك يتم تحديد “الوزن المدرك” أو “الوزن الفعال”.

كما يأتي من حقيقة أنه يتكئ على أرضية أو كرسي ، وما إلى ذلك ، وإذا تم إزالة جميع وسائل الدعم فجأة.

ويبدأ الشخص في السقوط بحرية ، فجأة يشعر “بانعدام الوزن”.

لذلك ، يشير انعدام الوزن إلى حالة السقوط الحر التي لا يوجد فيها دعم محسوس.

يمكن أيضًا تحقيق انعدام الوزن بعدة طرق ، تتضمن جميعها مبادئ فيزيائية مهمة.

يمكن وصف ذلك من خلال الرسم البياني التالي ، الذي يوضح الشعور “بانعدام الوزن” عند “المشي فوق التل”.

يحدث انعدام الوزن عندما لا يكون هناك قوة داعمة على جسمك وعندما يكون جسمك في حالة “سقوط حر” بشكل فعال.

تسريع عند تسارع الجاذبية ، فأنت غير مدعوم ، والإحساس بالوزن الظاهر يأتي من الدعم الذي تشعر به من الأرض ومن المقعد وما إلى ذلك.

يمكن إنتاج أحاسيس مختلفة بالوزن الافتراضي على الأفعوانية أو على متن الطائرة ، حيث يمكن أن تتسارع لأعلى أو لأسفل.

إذا كنت تسير على مسار منحني في مستوى عمودي ، عندما تمر بأعلى هذا المسار.

هناك أيضًا تسارع هبوطي بالضرورة ، وإذا أخذنا مثال السفينة الدوارة التي أجبرت على اتباع مسار ، فإن حالة انعدام الوزن تكون مستوفاة.

عندما يكون التسارع الهابط لمقعدك مساويًا لعجلة الجاذبية ، علمًا أن مسار الأفعوانية جزء من دائرة.

حتى يمكن ربطها بالتسارع المركزي ، فإن حالة انعدام الوزن هي:

يحدث “انعدام الوزن” الذي قد تشعر به في الطائرة في كل مرة تتسارع فيها الطائرة ، وتنخفض بسرعة 1 جرام.

من الممكن تجربة انعدام الوزن لفترة طويلة من الوقت عن طريق رفع مقدمة السيارة لأعلى وقطع القوة ، بحيث تنتقل في مسار باليستي.

المسار الباليستي هو النوع الشائع من المسارات التي يتم الحصول عليها عن طريق رمي الصخور أو البيسبول ، مع إهمال احتكاك الهواء.

نظرًا لأن التسارع في جميع النقاط على المسار يساوي “g” ، ولأسفل نظرًا لعدم وجود دعم ، فقد تم إجراء قدر كبير من التجارب.

مع المسارات الباليستية مثل هذه للتدريب على المهمة المدارية ، تشعر بانعدام الوزن طوال الوقت.

وحدة قياس الكتلة والوزن.

الكيلوجرام هو وحدة SI للكتلة ، وهو الوحدة القياسية للكتلة المستخدمة عالميًا تقريبًا.

وحدة القوة والوزن المرتبطة بالنظام الدولي للوحدات هي النيوتن.

يزن الكيلوغرام الواحد 9.8 نيوتن في ظل الظروف القياسية على الأرض.

ومع ذلك ، في الوحدات الأمريكية الشائعة ، فإن الجنيه هو وحدة قوة (وبالتالي الوزن).

الجنيه هو وحدة التجارة المستخدمة على نطاق واسع ، واستخدام قوة الجنيه يقيد وحدة الكتلة إلى وحدة قياس كبيرة غير ملائمة تسمى السبائك.

لذلك ، لا ينصح باستخدام هذه الوحدة ، ويوصى بشدة باستخدام وحدات SI حصريًا لجميع الأعمال الأكاديمية.

اتبع أيضًا:

الفرق بين الكتلة والوزن ومقارنتها.

بالنسبة للجزء الأكبر ، مقارنة بالكتلة ، فإن الوزن يقع على الأرض بدون حركة! قيم الكتلة والوزن هي نفسها.

؛ لكن إذا غيرت موقعك فيما يتعلق بالجاذبية ، فستبقى الكتلة دون تغيير ، لكن الوزن لن يتغير.

على سبيل المثال ، كتلة جسمك هي قيمة ثابتة ، لكن وزنك يختلف على القمر مقارنة بالأرض.

فيما يلي بعض النقاط المهمة التي تشرح الفرق بين الكتلة والوزن:

• الكتلة هي خاصية للمادة ، وكتلة الجسم هي نفسها في كل مكان ، لكن الوزن يعتمد على تأثير الجاذبية.
  • يزيد الوزن أيضًا أو ينقص مع ارتفاع أو انخفاض الجاذبية.
• لا يمكن أن تكون الكتلة صفراً ، بينما لا يمكن أن يكون الوزن صفراً ، إذا لم تؤثر الجاذبية على جسم ما ، كما هو الحال في الفضاء.
• لا تتغير الكتلة حسب الموقع ، بينما يختلف الوزن حسب الموقع.
• أيضًا ، الكتلة هي كمية قياسية ولها حجم ، في حين أن الوزن عبارة عن كمية متجهة ، وله حجم ، ويتم توجيهه نحو مركز الأرض أو بئر جاذبية أخرى.
• يمكن قياس الكتلة بمقياس منتظم ، بينما يمكن قياس الوزن بمقياس زنبركي.
• تُقاس الكتلة عادةً بالجرام والكيلوجرام ، بينما يُقاس الوزن عادةً بالنيوتن ، وهي وحدة للقوة.

كم يزن الشخص على الكواكب الأخرى؟

على الرغم من أن كتلة الشخص لا تتغير في أي مكان آخر في النظام الشمسي ، فإن التسارع ، بسبب الجاذبية والوزن ، يختلف اختلافًا كبيرًا.

لا يعتمد حساب الجاذبية على الأجسام الأخرى ، كما يحدث على الأرض ، فقط على الكتلة.

على سبيل المثال ، يكون وزنك أقل بقليل على قمة جبل مما هو عليه عند مستوى سطح البحر.

يصبح التأثير أكثر دراماتيكية للأجسام الكبيرة ، مثل كوكب المشتري.

وبينما تبلغ الجاذبية التي يمارسها المشتري بسبب كتلته 316 مرة ضعف كتلة الأرض ، فإنه لن يزن 316 ضعفًا.

نظرًا لأن “سطحها” (أو مستوى السحابة الذي نسميه السطح) بعيد جدًا عن المركز ، فإن الأجرام السماوية الأخرى لها قيم جاذبية مختلفة عن الأرض.

للحصول على وزنك ، اضرب ببساطة في الرقم المناسب.

علي سبيل المثال

يزن الشخص الذي يزن 150 رطلاً 396 رطلاً على كوكب المشتري ، أو 2.64 ضعف وزنه على الأرض.

اتبع أيضًا: