تعتبر قوانين الحجم في الفيزياء وتفسيرها، وقوانين الحجم في الفيزياء من بين تلك القوانين التي تم تطبيقها في مجال الفيزياء والرياضيات، على سبيل المثال، حساب حجم الأشكال المنتظمة.
لكن لا يتم استخدامه باستمرار مع الأشكال غير المنتظمة ؛ اتبع موقع القلعةة للتعرف على قوانين الحجم للفيزياء وشرحها.
اضبط الحجم
هو الفضاء الذي يشغله أي جسم، سواء كان حقيقيًا أو خياليًا، ويمكن أيضًا تعريفه على أنه المساحة التي تشغلها المادة في الفضاء، وهذا خاص بالأشكال ثلاثية الأبعاد، ويرمز إليه بالرمز (v).
لقد اخترنا لك أيضًا: ما هي الفيزياء وماذا تدرس؟
وحدات الحجم
- يقاس حجم الجسم بوحدات الأمتار المكعبة (م 3) والمليمترات المكعبة (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. إنها وحدة صغيرة تستخدم لقياس الأحجام الصغيرة من السوائل وتساوي تقريبًا 30 مليلترًا.
- كوب. 1 كوب يساوي 8 أونصات، وهو يختلف عن الكوب المتري لأنه يساوي 250 ملليلترًا، و 8.5 أوقية أي ما يعادل 0.24 لترًا.
- بانيت. هذه الوحدة تعادل 16 أونصة أو كوبين، لأن الكوب الواحد يساوي 8 أونصات ويعادل تقريبًا لترًا متريًا، لوح واحد = 0.47 لتر.
- جالون. وهي مخصصة لقياس أحجام السوائل وتستخدم بشكل شائع في النظام الأمريكي، حيث 1 جالون = 4 ليترات = 4 أواني = 16 كوبًا = 128 أوقية، أي ما يعادل تقريبًا أربعة لترات.
- لتر ومليلتر. تعتبر واحدة من أكثر الوحدات استخدامًا لأن اللتر يعادل 1000 سم 3 و 1000 مليلتر تعادل 1 سم 3.
طرق قياس حجم الجسم
في حالة المواد الصلبة العادية.
- بالنسبة لحجم الأجسام الصلبة مثل المربعات والمكعبات، يتم قياس حجمها بضرب الطول × العرض × الارتفاع.
- على سبيل المثال قطعة نحاسية على شكل مستطيل تم قياس أطوال أبعادها، وطولها 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
- يُقاس حجم الأجسام المخروطية بقياس مساحة القاعدة، ثم قياس ارتفاعها، وضرب العددين معًا.
- ثم يتم تقسيم النتيجة على هذا، وبالتالي فإن النتيجة هي حجم المخروط.
- فمثلا: قطر قاعدة المخروط 6 أمتار وارتفاعه 9 أمتار، فأوجد حجمه.
- المحلول. 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 بحيث تكون النتيجة النهائية هي حجم الهرم.
- على سبيل المثال: جسم هرم طوله 12 مترًا وعرضه 8 أمتار وارتفاعه 9 أمتار ما هو حجمه؟
- المحلول. باستخدام القانون، يمكنك 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، تُقاس مساحة قاعدتها وارتفاعها، ويُضرب الرقمان، ويُقسَّم الناتج على 3.
- هذا يعطينا حجم الأسطوانة.
- فمثلا: أسطوانة معدنية ارتفاعها 12 سم 3 ونصف قطر قاعدتها 8 سم 3، فما حجمها؟
- المحلول. استبدال الارتفاع ونصف القطر بالقاعدة في صيغة حجم الأسطوانة.
- نجد أن: حجم الأسطوانة = π × مربع نص، القطر × الارتفاع = 3.14 × (8) 2 × 12 = 2411.52 سم 3.
أجسام كروية
- أما بالنسبة للأجسام الكروية، فيقاس حجمها بالقطر، وهو خط وهمي يمر عبر الكرة من قطب إلى آخر.
- مثال: كرة نصف قطرها 7 سم، ما حجمها؟
- الحل: حجم الكرة = 4/3 π n3 = 4/3 x 3.14 x (7) 3 = 1436.027 cm3
اقرأ أيضًا: مفهوم وطبيعة الضوء في الفيزياء
ثانيًا، في حالة الأجسام غير المنتظمة
- من الصعب قياس حجم الأجسام غير المنتظمة، خاصةً عندما يكون الحجم صغيرًا، لأن الحجم يُقاس بغمر جسم صلب في وعاء ماء.
- يتم قياس حجم الماء في الوعاء قبل غمر الجسم، ثم يتم قياس حجمه بعد غمر الجسم، ثم يتم طرح القيمتين، والنتيجة هي حجم الجسم الصغير غير المنتظم.
- فمثلا: حجم السائل في المختبر المتدرج قبل وضع المادة الصلبة فيه 60 سم 3.
- بما أن قراءة المعمل عند وضع الجسم فيه هي 155 سم 3، فما هو حجم الجسم المغمور؟
- المحلول: حجم السائل = 60 سم 3 ؛ حجم السائل + حجم الجسم = 155 سم 3 ؛ وبالتالي، حجم الجسم = 155-60 = 95 سم 3
- عند قياس حجم السوائل، يتم وضعها في حاوية تم قياس حجمها مسبقًا، ثم يتم قياس حجم الحاوية التي تحتوي على السائل ويتم طرح القيمتين لإعطاء النتيجة كحجم السائل.
- من الصعب قياس حجم الغازات لأنها لا تملك حجمًا ثابتًا لأن ضغط الغازات يؤثر عليها ويؤدي إلى انخفاض حجمها.
الفرق بين الحجم والكتلة
من الممكن التمييز بين الحجم والكتلة باستخدام المفاهيم التالية:
- مقدار: إنه مقياس فيزيائي وهندسي يشير إلى الحجم والمساحة التي تشغلها المادة.
- كتلة. هذا مقياس كيميائي حيث يتم قياس مادة ما كميًا، مما يعني أنها لا تشير إلى أبعادها الهندسية.
الحجم والكتلة والكثافة
- ترتبط مفاهيم الكثافة بالحجم والكتلة، لأنه في الكثافة، يتم قياس كمية المادة التي يحتوي عليها الجسم لكل وحدة حجم بموجب القانون ؛
- يتم التعبير عن الكثافة بالكيلوجرام لكل متر مكعب (كجم / م 3)، بينما في الأنظمة الدولية يتم التعبير عنها بالجرام / السنتيمتر المكعب (جم / سم 3).
- يتم التعبير عن مقلوب الكثافة بالمتر المكعب لكل كيلوغرام (م 3 / كجم)، والمعروف باسم الحجم المحدد.
- تعتمد الكثافة على كتلة المادة وحجمها، لأن 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.
- يؤدي هذا إلى تغيير الحجم من 20 مل إلى 200 مل بينما تظل الكثافة ثابتة عند 1 جم / مل.
- نظرًا لأن الحجم يتأثر بدرجة الحرارة والضغط، فإنه يتسبب في تغيير كثافة المادة بكتلة ثابتة.
- بالنسبة إلى مادتين مختلفتين لهما نفس الحجم، فإن المادة ذات الكتلة الأكبر سيكون لها كثافة أكبر من المادة ذات الكتلة الأصغر، مما يعني أن الكثافة تظل ثابتة عند درجة حرارة وضغط معينين إذا كانت الكتلة ثابتة.
أمثلة على تطبيقات قانون الحجم والكتلة
- المثال الأول. قطعة من الزجاج كتلتها 60 جم ، ما حجمها؟
- المحلول. كثافة الزجاج ثابتة، 2.6 = جم / سم 3، ويطبق قانون الكثافة = الكتلة / الحجم.
- يمكن حساب الحجم بقسمة الكتلة / الكثافة، لذلك الحجم = الكتلة / الكثافة = 60 / 2.6 = 23.07 سم 3
- المثال الثاني: مكعب زبدة كتلته 700 غ وحجمه 555 مل، ما هي كثافته؟
- المحلول: كثافة مكعب الزبدة = الكتلة / الحجم 700/555 = 1.26 جم / مل
- مثال 3: إذا كانت كثافة الميثانول 0.69 جم / مل، فما هي كتلته عندما يكون الحجم 576 مل؟
- المحلول. باستخدام قانون الكثافة = الكتلة / الحجم، يمكن حساب الكتلة بضرب الحجم × الكثافة.
- لذا فإن الكتلة = الحجم × الكثافة، أي الكتلة = 576 × 0.69 = 397.44
- المثال الرابع كثافة النحاس 7.8 جم / سم 3، ما هو حجم عينة من النحاس كتلتها 654 جم؟
- المحلول. باستخدام قانون الكثافة = الكتلة / الحجم، من الممكن حساب الحجم باستخدام القانون.
- حيث الحجم = الكتلة / الحجم = 654 / 7.8 = 83.85 سم 3
- المثال الخامس: مكعب طول ضلعه 5 م وكثافته 10.80 كجم / م 3، ما هي كتلته؟
- المحلول. باستخدام قانون الكثافة = الكتلة / الحجم، يمكن حساب الكتلة بضرب الحجم في الكثافة.
- يتم حساب الحجم أولاً من حجم صيغة المكعب = (طول المسحوق) 3.
- أي حجم المكعب = 5 × 5 × 5 = 125 م 3.
- وفقًا للقانون، الكتلة = الحجم × الكثافة = 125 × 10.80 = 1350 كجم.
لقد اخترنا لك قائمة من أعظم علماء الرياضيات والفيزياء
في نهاية المقال، قوانين الحجم في الفيزياء وتفسيرها، قدمنا نظرة شاملة لقوانين الحجم في الفيزياء وما ترتبط بها.