القوانين الفيزيائية للحجم وتفسيرها تنتمي قوانين الحجم الفيزيائية إلى القوانين التي تم استخدامها في المجالات الفيزيائية والرياضية ، على سبيل المثال: حساب حجم الأشكال المنتظمة.
لكن لا يتم استخدامه باستمرار مع الأشكال غير المنتظمة ؛ اتبع صفحة المقالة لمعرفة المزيد عن قوانين الحجم في الفيزياء وكيفية شرحها.
جدول المحتويات
تحديد الحجم
هي المساحة التي يشغلها أي جسم ، حقيقي أو خيالي ، ويمكن تعريفها أيضًا على أنها المساحة التي تشغلها المادة في الفضاء وهذا خاص بالأشكال ثلاثية الأبعاد ويتم تمثيله 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 يساوي حجم الحجم حجم المكعب.
- كما تستخدم البوصة والأقدام المكعبة ، وتستخدم هذه الوحدات في أمريكا وبريطانيا.
وحدات أخرى
- أونصات: وهي إحدى الوحدات الصغيرة المستخدمة لقياس كميات صغيرة من السائل وتساوي تقريبًا 30 مليلترًا.
- الكوب: 1 كوب يساوي 8 أوقيات ، ويختلف عن الكوب المتري حيث أنه يساوي 250 مليلترًا ، و 8.5 أوقية أي ما يعادل 0.24 لترًا.
- بانيت: هذه الوحدة تساوي 16 أونصة ، أو كوبين ، لأن الكوب الواحد يساوي 8 أونصات ويساوي تقريبًا لترًا متريًا واحدًا ، لوح واحد = 0.47 لترًا.
- الجالونات: وهي مخصصة لقياس كميات السائل وتستخدم بشكل عام في النظام الأمريكي حيث 1 جالون = 4 كوارت = 4 أحواض = 16 كوب = 128 أوقية أي ما يقرب من أربعة لترات.
- اللتر والميلليتر: يعتبران من أكثر الوحدات استخدامًا ، حيث يبلغ حجم اللتر 1000 سم 3 و 1000 مليلتر تساوي 1 سم 3.
طرق قياس الارتفاع
للمواد الصلبة العادية
- بالنسبة للمواد الصلبة مثل المربعات والمكعبات ، يتم قياس الحجم بضرب الطول × العرض × الارتفاع.
- مثال: أخذ قطعة من النحاس على شكل مستطيل تم قياس أطوال أبعادها وكان طولها 12 متراً وعرضها 9 أمتار وارتفاعها 7 أمتار حجم القطعة؟
- الحل: حجم المستطيل = الطول × العرض × الارتفاع ، لذا فإن حجم المستطيل = 12 × 9 × 7 = 756 م 3
جسم مخروطي الشكل
- يُقاس حجم الأجسام المخروطية بقياس مساحة القاعدة ، ثم ارتفاعها ، وضرب العددين معًا.
- ثم يتم تقسيم النتيجة بواسطتهم ، وبالتالي فإن النتيجة هي حجم المخروط.
- مثال: جسم مخروطي قطر قاعدته 6 أمتار وارتفاعه 9 أمتار ، فأوجد حجمه؟
- الحل: حجم المخروط 1/3 × القاعدة × الارتفاع ، 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 على شكل هرم يبلغ طوله 12 مترًا وعرضه 8 أمتار وارتفاعه 9 أمتار. ما هو الحجم؟
- الحل: بموجب القانون يمكن حساب حجم الهرم لأن حجم الهرم هو الطول × العرض × الارتفاع ÷ 3 ؛ حجم الهرم = 12 × 8 × 9 3 = 288 م 3
أشكال أسطوانية
- بالنسبة للأشكال الأسطوانية ، قم بقياس القاعدة والارتفاع ، واضرب العددين ، واقسم الناتج على 3.
- هذا يعطينا حجم الأسطوانة.
- مثال: أسطوانة معدنية يبلغ ارتفاعها 12 سم 3 ونصف قطر قاعدتها 8 سم 3 ما حجمها؟
- الحل: عوّض عن الارتفاع ونصف القطر بالقاعدة في صيغة حجم الأسطوانة.
- نجد أن: حجم الأسطوانة = π x مربع نص ، القطر × الارتفاع = 3.14 × (8) 2 × 12 = 2411.52 سم 3.
أجسام كروية
- بالنسبة للكرات ، يُقاس حجمها بقطرها ، وهو خط وهمي يمر عبر مركز الكرة من أحد أقطابها إلى الآخر.
- 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
الثانية للأشياء غير منتظمة الشكل
- من الصعب قياس حجم الأجسام غير المنتظمة ، خاصة عندما يكون 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 الجسم الصغير غير المنتظم الشكل.
- مثال: حجم السائل في معمل القياس قبل إدخال المادة الصلبة 60 سم 3.
- بما أن قراءة المعمل كانت 155 سم 3 عند وضع الجسم بداخلها ، 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 السوائل ، يتم وضعها في وعاء تم قياس حجمه مسبقًا ، ثم يتم قياس حجم حاوية السائل وطرح القيمتين بحيث تصبح النتيجة حجم السائل.
- من الصعب قياس حجم الغازات لأنها لا تحتوي على حجم ثابت لأن ضغط الغازات يعمل عليها مما يقلل من حجمها.
الفرق بين الحجم والكتلة
يمكن التمييز بين الحجم والكتلة من خلال المفاهيم التالية:
- الحجم: هو مقياس فيزيائي وهندسي يتعامل مع الأبعاد والمساحة التي تشغلها المادة.
- الكتلة: هي مقياس كيميائي تقاس فيه مادة ما كميًا ، أي أنها غير معنية بأبعادها الهندسية.
الحجم والكتلة والكثافة
- ترتبط مفاهيم الكثافة بالحجم والكتلة لأنه في الكثافة ، تقاس كمية المادة التي يحتويها الجسم في وحدة حجم بقانون: 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 مقلوب الكثافة بالمتر المكعب لكل كيلوغرام (م 3 / كجم) ، وهو ما يعرف بالحجم المحدد.
- تعتمد الكثافة على كتلة المادة وحجمها ، لأن كل مادة نقية لها كثافة تميزها عن غيرها من المواد.
- حتى في حالة تذبذب الكتلة أو الحجم ، قم بزيادة كمية المياه العذبة من 20 جرامًا إلى 200 جرام ، على سبيل المثال.
- ينتج عن هذا تغيير في الحجم من 20 مل إلى 200 مل ، وتظل الكثافة ثابتة عند 1 جم / مل.
- نظرًا لأن الحجم يتأثر بدرجة الحرارة والضغط ، فسيؤدي ذلك إلى تغيير في كثافة المادة عند الكتلة الثابتة.
- في حالة وجود مادتين مختلفتين من نفس الحجم ، فإن المادة ذات الكتلة الأكبر لها كثافة أعلى من المادة ذات الكتلة الأقل ، أي أن الكثافة تظل ثابتة عند درجة حرارة معينة وضغط معين طالما أن الكتلة ثابتة .
أمثلة على تطبيق قانون الحجم والكتلة
- المثال الأول: قطعة زجاج كتلتها 60 جم ، ما هو حجمها؟
- الحل: كثافة الزجاج ثابتة ، 2.6 = جم / سم 3 ، ويتم تطبيق 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 من الزبدة = الكتلة / الحجم 700/555 = 1.26 جم / مل
- مثال 3: إذا كانت كثافة الميثانول 0.69 جم / مل ، فما هي كتلته بالنسبة لحجم 576 مل؟
- الحل: باستخدام قانون الكثافة = الكتلة / الحجم ، يمكن حساب الكتلة بضرب الحجم × الكثافة.
- الكتلة = الحجم × الكثافة ، أي الكتلة = 576 × 0.69 = 397.44
- المثال الرابع: كثافة النحاس 7.8 جم / سم 3 ، ما هو حجم عينة نحاسية كتلتها 654 جم؟
- الحل: باستخدام قانون الكثافة = الكتلة / الحجم ، يمكن 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؟
- 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.
قمنا بتجميع قائمة من أعظم علماء الرياضيات والفيزياء من أجلك
في نهاية المقال قوانين الحجم في الفيزياء وشرحها ، قدمنا نظرة شاملة لقوانين الحجم في الفيزياء وما يرتبط بها.