تعتبر قوانين الحجم في الفيزياء وتفسيرها، وقوانين الحجم في الفيزياء من بين القوانين المستخدمة في الفيزياء والرياضيات، على سبيل المثال: حساب حجم الأشكال المنتظمة.
لكن لا يتم استخدامه باستمرار مع الأشكال غير المنتظمة ؛ تابع المقالات الموجودة على الموقع للتعرف على قوانين الحجم في الفيزياء وتفسيراتها.
حدد الحجم
إنها المساحة التي يشغلها أي جسم، حقيقي أو خيالي، ويمكن تعريفها أيضًا على أنها المساحة التي تشغلها المادة في الفضاء، وهي مميزة للأشكال ثلاثية الأبعاد، ويرمز إليها بالرمز (v).
لقد اخترنا لك أيضًا: ما هي الفيزياء وماذا تدرس؟
وحدات الحجم
- يقاس حجم الجسم بالمتر المكعب (م 3) والمليمتر المكعب (مم 3) والسنتيمتر المكعب (سم 3).
- هذا عندما يكون حجم الحجم مساويًا لحجم المكعب.
- كما تستخدم البوصة والأقدام المكعبة، وتستخدم هذه الوحدات في أمريكا وبريطانيا.
وحدات أخرى
- أونصة: هذه إحدى الوحدات الصغيرة المستخدمة لقياس الأحجام الصغيرة من السائل وتساوي حوالي 30 مليلترًا.
- الكوب: الكوب الواحد يساوي 8 أونصات، وهو يختلف عن الكوب المتري لأنه يساوي 250 مليلترًا، و 8.5 أوقية أي ما يعادل 0.24 لترًا.
- Pannet: هذه الوحدة تعادل 16 أونصة أو كوبين، لأن الكوب الواحد يساوي 8 أونصات ويعادل تقريبًا لترًا متريًا، 1 بانيت = 0.47 لترًا.
- الجالونات: تستخدم لقياس أحجام السوائل وهي شائعة الاستخدام في النظام الأمريكي حيث 1 جالون = 4 كوارت = 4 أواني = 16 كوب = 128 أوقية أي ما يعادل أربعة لترات تقريبًا.
- اللتر والميلليترات: تعتبر من أكثر الوحدات استخدامًا، حيث أن اللتر يعادل 1000 سم 3 و 1000 مليلتر ما يعادل 1 سم 3.
طرق قياس أبعاد الجسم
في حالة المواد الصلبة العادية،
- بالنسبة لحجم الأجسام الصلبة مثل المربعات والمتوازي السطوح، يتم قياس حجمها بضرب الطول × العرض × الارتفاع.
- مثال: قطعة من النحاس على شكل مستطيل تم قياس طول أبعادها، وكان طولها 12 مترًا، وعرضها 9 أمتار، وارتفاعها 7 أمتار. حجم القطعة؟
- الحل: حجم المستطيل = الطول × العرض × الارتفاع، لذا فإن حجم المستطيل = 12 × 9 × 7 = 756 م 3
أجسام مخروطية الشكل
- يتم قياس حجم المواد الصلبة المخروطية عن طريق قياس مساحة القاعدة، ثم قياس ارتفاعها، وضرب العددين.
- ثم يتم تقسيم النتيجة الناتجة بواسطتها، بحيث تكون النتيجة هي حجم المخروط.
- مثال: جسم مخروطي قطر قاعدته 6 أمتار وارتفاعه 9 أمتار. العثور على حجمه؟
- الحل: حجم المخروط 1/3 × مساحة القاعدة × الارتفاع، مساحة القاعدة = مربع 2 × م = (3) 2 × 3.14 = 28.26 م 2، حجم الجسم = 1/3 × 28.26 × 9 = 84.78 م 3
حجم الهرم
- أولاً، تُقاس مساحة قاعدته بضرب الطول في العرض، ثم قياس ارتفاع الهرم وضرب الرقمين.
- النتيجة مقسومة على 3، فالنتيجة النهائية هي حجم الهرم.
- مثال: جسم هرم طوله 12 م وعرضه 8 م وارتفاعه 9 م ما هو حجمه؟
- الحل: وفقًا للقانون، يمكن حساب حجم الهرم، لأن حجم الهرم يساوي الطول × العرض × الارتفاع ÷ 3 ؛ حجم الهرم = 12 × 8 × 9 3 = 288 م 3
أشكال أسطوانية
- في الأشكال الأسطوانية، يتم قياس مساحة القاعدة والارتفاع، وضرب الرقمين، وقسمة الناتج على 3.
- هذا يعطينا حجم الأسطوانة.
- مثال: أسطوانة معدنية ارتفاعها 12 سم 3 ونصف قطر قاعدتها 8 سم 3، فما حجمها؟
- الحل: بالتعويض عن الارتفاع ونصف القطر في صيغة حجم الأسطوانة.
- نجد أن: حجم الأسطوانة = π × مربع النص، والقطر × الارتفاع = 3.14 × (8) 2 × 12 = 2411.52 سم 3.
أجسام كروية
- أما بالنسبة للأجسام الكروية، فيقاس حجمها بقطرها، وهو خط وهمي يمر عبر منتصف الكرة من أحد أقطابها إلى الأخرى.
- مثال: نصف قطر كرة 7 سم، ما حجمها؟
- الحل: حجم الكرة = 4/3 π n3 = 4/3 x 3.14 x (7) 3 = 1436.027 cm3
إقرأ أيضاً: مفهوم وطبيعة الضوء في الفيزياء
ثانيًا، في حالة الأجسام غير المنتظمة
- من الصعب قياس حجم الأجسام غير المنتظمة، خاصة إذا كان الحجم صغيرًا، حيث يتم قياس الحجم عن طريق غمر جسم صلب في وعاء من الماء.
- يتم قياس حجم الماء في الوعاء قبل غمر الجسم، ثم يتم قياس حجمه بعد غمر الجسم، ثم يتم طرح القيمتين، والنتيجة هي حجم جسم صغير غير منتظم الشكل.
- مثال: حجم السائل داخل مختبر متدرج قبل وضع المادة الصلبة فيه هو 60 سم 3.
- بما أن القراءة المختبرية عند وضع الجسم فيها كانت تساوي 155 سم 3، فما هو حجم الجسم المغمور؟
- المحلول: حجم السائل = 60 سم 3 ؛ حجم السائل + حجم الجسم = 155 سم 3 ؛ إذن، حجم الجسم = 155-60 = 95 سم 3
- عند قياس حجم السائل، يتم وضعها في وعاء تم قياس حجمه مسبقًا، ثم يتم قياس حجم الحاوية مع السائل ويتم طرح القيمتين، بحيث تكون النتيجة حجم السائل .
- من الصعب قياس حجم الغازات لأنها لا تحتوي على حجم ثابت، حيث يعمل ضغط الغازات عليها ويؤدي إلى انخفاض حجمها.
الفرق بين الحجم والكتلة
يمكنك التمييز بين الحجم والكتلة باستخدام المفاهيم التالية:
- الحجم: هذا مقياس فيزيائي وهندسي يتعلق بالحجم والمساحة التي تشغلها المادة.
- الكتلة: هي مقياس كيميائي يتم من خلاله قياس مادة ما كمياً، أي أنها لا تتعلق بأبعادها الهندسية.
الحجم والكتلة والكثافة
- ترتبط مفاهيم الكثافة بالحجم والكتلة، لأنه في الكثافة، تُقاس كمية المادة التي يحتويها الجسم في وحدة حجم وفقًا للقانون: الكثافة تساوي الكتلة مقسومة على الحجم.
- يتم التعبير عن الكثافة بالكيلوجرام لكل متر مكعب (كجم / م 3)، بينما في الأنظمة الدولية يتم التعبير عنها بالجرام لكل سنتيمتر مكعب (جم / سم 3).
- يتم التعبير عن الكثافة العكسية بالمتر المكعب لكل كيلوغرام (م 3 / كجم)، والتي تعرف بالحجم المحدد.
- تعتمد الكثافة على كتلة المادة وحجمها، حيث أن كل مادة نقية لها كثافة تميزها عن غيرها من المواد.
- حتى إذا كانت الكتلة أو الحجم مختلفين، على سبيل المثال، قم بزيادة كمية الماء العذب من 20 جم إلى 200 جم.
- ينتج عن هذا تغيير في الحجم من 20 مل إلى 200 مل بينما تظل الكثافة ثابتة عند 1 جم / مل.
- نظرًا لأن الحجم يتأثر بدرجة الحرارة والضغط، فإن هذا يؤدي إلى تغيير في كثافة المادة في حالة الكتلة الثابتة.
- في حالة وجود مادتين مختلفتين لهما نفس الحجم، فإن المادة ذات الكتلة الأكبر سيكون لها كثافة أكبر من المادة ذات الكتلة الأقل، مما يعني أن الكثافة تظل ثابتة عند درجة حرارة وضغط معينين عندما تكون الكتلة ثابتة.
أمثلة على استخدام قانون الحجم والكتلة
- المثال الأول: قطعة زجاج كتلتها 60 جم ، ما هو حجمها؟
- الحل: كثافة الزجاج ثابتة، 2.6 = جم / سم 3، ويسري قانون الكثافة = الكتلة / الحجم.
- يمكن حساب الحجم بقسمة الكتلة على الكثافة، وبالتالي فإن الحجم = الكتلة / الكثافة = 60 / 2.6 = 23.07 سم 3
- المثال الثاني: كتلة مكعب من الزبدة 700 جم وحجمه 555 مل ما هي كثافته؟
- المحلول: كثافة مكعب من الزبدة = الكتلة / الحجم 700/555 = 1.26 جم / مل.
- مثال 3: إذا كانت كثافة الميثانول 0.69 جم / مل، فما هي كتلته بحجم 576 مل؟
- الحل: باستخدام قانون الكثافة = الكتلة / الحجم، يمكن حساب الكتلة بضرب الحجم في الكثافة.
- لذلك، الكتلة = الحجم × الكثافة، أي. الكتلة = 576 × 0.69 = 397.44
- المثال الرابع: كثافة النحاس 7.8 جم / سم 3 فما هو حجم عينة نحاسية تزن 654 جم؟
- الحل: باستخدام قانون الكثافة = الكتلة / الحجم، يمكننا حساب الحجم من القانون.
- حيث الحجم = الكتلة / الحجم = 654 / 7.8 = 83.85 سم 3
- المثال الخامس: طول ضلع المكعب 5 م، والكثافة 10.80 كجم / م 3، فما كتلته؟
- الحل: باستخدام قانون الكثافة = الكتلة / الحجم، يمكن حساب الكتلة بضرب الحجم في الكثافة.
- يتم حساب الحجم أولاً باستخدام حجم صيغة المكعب = (طول حبوب اللقاح) 3.
- أي حجم المكعب = 5 × 5 × 5 = 125 م 3.
- وفقًا للقانون، الكتلة = الحجم × الكثافة = 125 × 10.80 = 1350 كجم.
اخترنا لك قائمة أعظم علماء الرياضيات والفيزياء
في نهاية المقال قوانين الحجم في الفيزياء وشرحها، لذلك قدمنا لمحة كاملة عن قوانين الحجم في الفيزياء وما يرتبط بها.