شرح مفهوم الكتلة للأطفال

تعريف الكتلة

تُعرّف الكتلة (Mass) بأنّها كمية المادة المكونة لجسم ما، وهي أيضًا عبارة عن العدد الكلي للذرات داخل الجسم وتُقاس بوحدة الكيلوجرام (كغ) أو الغرام (غ)، وهي كمية ثابتة بحيث من المستحيل أن تتغير كتلة الجسم بأي شكل من الأشكال، وتختلف الكتلة عن الحجم فهي لا تعتمد على قوة جاذبية الأرض .

كيفية حساب الكتلة

يُمكن حساب الكتلة من خلال ضرب حجم الجسم في كثافته كما هو موضح في القانون الآتي:

الكتلة = الكثافة × الحجم

وبالرموز العربية:

ك = ث × ح

وبالرموز الإنجليزية:

m = ρ × V

حيث إنّ:

• ك (m): كتلة الجسم، وتُقاس بوحدة كغ أو غ.
• ح (V): حجم الجسم، ويُقاس بوحدة م³ أو سم³.
• ث (ρ): كثافة الجسم، وتُقاس بوحدة كغ/م³ أو غ/سم³.

أمثلة على حساب الكتلة

المثال (1):

تبلغ كثافة صندوق خشبي 0.5 غ/سم³ وحجمه 15 سم³، احسب كتلته.

الحل:

• تُكتب المعطيات:

الكثافة = 0.5 غ/سم³

الحجم = 15 سم³

• تُعوض المعطيات في قانون الكتلة:

كتلة الصندوق = الكثافة × الحجم

كتلة الصندوق = 0.5 × 15

كتلة الصندوق = 7.5 غ

المثال (2):

قطعة ألومنيوم تبلغ كثافتها 4 غ/سم³ وحجمها 6 سم³ فكم تبلغ كتلتها؟

الحل:

• تُكتب المعطيات:

الكثافة = 4 غ/سم³

الحجم = 6 سم³

• تُعوض المعطيات في قانون الكتلة:

كتلة قطعة الألومنيوم = الكثافة × الحجم

كتلة قطعة الألومنيوم = 4 × 6

كتلة قطعة الألومنيوم = 24 غ

ما الفرق بين الكتلة والوزن؟

يكمن الفرق بين الكتلة والوزن بأنّ كتلة الجسم تبقى ثابتة دائمًا بينما يتغير وزن الجسم اعتمادًا على موقعه، حيث يُعبر الوزن عن مقدار تأثير قوة الجاذبية الأرضية على الجسم وسحبه نحو الأسفل ويُقاس بوحدة نيوتن (N)، وبالتالي عندما تكون قوة الجاذبية الأرضية كبيرة يكون وزن الجسم كبيراً وعندما تقل قوة الجاذبية الأرضية يقل وزن الجسم.

على سبيل المثال: تبلغ كتلة قطعة ذهب على الأرض 3 كغم ويبلغ وزنها على الأرض 29.4 نيوتن، وعندما تُنقل إلى الفضاء ستبقى كتلتها تساوي 3 كغم ولكن وزنها سيقل وتُصبح تقريبًا عديمة الوزن بسبب انعدام الجاذبية الأرضية.

كيفية التحويل من الكتلة إلى الوزن

يُمكن التحويل من الكتلة إلى الوزن من خلال ضرب الكتلة بتسارع الجاذبية الأرضية كما هو موضح بالعلاقة الآتية:

الوزن = الكتلة × تسارع الجاذبية الأرضية

وبالرموز العربية:

و = ك × ج

وبالرموز الإنجليزية:

W = m × g

حيث إنّ:

• ك (m): كتلة الجسم، وتُقاس بوحدة كغ.
• و (W): وزن الجسم، ويُقاس بوحدة نيوتن.
• ج (g): تسارع الجاذبية الأرضية، وهو قيمة ثابتة تساوي 9.8 م/ث².

المثال:

كم يبلغ وزن كتاب كتلته 2.5 كغ؟

الحل:

تُعوض قيمة كتلة الكتاب (ك = 2.5 كغ) في قانون الوزن على النحو الآتي:

• وزن الكتاب = الكتلة × تسارع الجاذبية الأرضية
• وزن الكتاب = 2.5 × 9.8
• وزن الكتاب = 24.5 نيوتن