قانون الكتلة

قانون الكتلة

الفيزياء النظرية

هي أحد الفروع التي تهتم بدارسة النماذج الرياضية والنظريات العلمية والفلكية، وتهتم بالتوقعات والحسابات النظرية، وهي عكس الفيزياء التجريبية، التي تهتم بالتجارب والتطبيقات لاستكشاف ودراسة الظواهر، وظهرت فكرة الفيزياء النظرية منذ 2300 سنة على الأقل، حيث كانت مرتبطة بشكل كبير في الفلسفة، وبقيت النظريات التي تم وضعها من قبل الفلاسفة الأوائل أكثر من ألف عام، ثم ظهر عدد كبير من العلماء في العصور الوسطى وقاموا بتغير مفهوم الفيزياء النظرية، ووضع أسس وقوانين الفيزياء العامة عن طريق الفيزياء النظرية، وفي الفترة بين القرن التاسع عشر والعشرين ظهرت إحدى أكبر إنجازات الفيزياء التي قدمها عدد من أعظم العلماء والتي حددت قانون الكتلة والطاقة والضوء والجاذبية، وذلك عن طريق الفيزياء النظرية.[١]

الكتلة

قبل الحديث عن قانون الكتلة يجب التطرق لمفهوم الكتلة أولًا، فالكتلة هي المقاومة التي يُبديها جسم مادي في حال تطبيق قوة عليه لتغيير سرعته أو مكانه، وهي إحدى الدراسات والأبحاث الفيزيائية، فكلما زادت الكتلة أصبحت التغيرات الناجمة عن تطبيق قوة معينة أقل، وتم الاتفاق دوليًا على وحدة قياس الكتلة لجسم مادي وهي الكيلوغرام الممثل بأسطوانة البلاتين الايريديوم، والمحفوظة في فرنسا بالمكتب الدولي للأوزان والمقاييس.[٢]

وتمت دراسة الكتلة وطرق حسابها خلال عدة قرون، ومن بين المبادئ التي تم دراستها مبدأ الحفاظ على الكتلة، والذي ينص على أن كتلة الجسم ثابتة، ولكن مع ظهور النظرية النسبية العامة التي قدمها آينشتاين، فقد تغير مفهوم الكتلة وخضع لكثير من التعديلات، وصاغ عدد من القوانين الأساسية في حساب الكتلة، والتي تنص على أن الكتلة تتحول إلى طاقة، وفكرة أن الكتلة تتغير أثناء التفاعلات الكيميائية والنووية، وعدد من الفرضيات الأخرى التي غيرت في مفهوم الحفاظ على الكتلة، ومع تقدم العلم ظهر عدد من القوانين الأساسية للكتلة.[٢]

قانون الكتلة

يوجد عدد من قوانين حساب الكتلة والتي تختلف عن بعضها البعض عن طريق الخاصية الجوهرية للكائن، وعن طريق القوة والتغيرات التي تتطبق على هذه الكتلة، ومن بين هذه القوانين والأكثر شيوعًا في حساب كتلة أي كائن متحرك أو ثابت:[٣]

قانون حساب الكتلة من الكثافة

تعد الكثافة مقياس رئيس للكتلة، ويرمز لها بالحرف اليوناني ρ، ويستخدم قانون لذلك وهو الكتلة m= الكثافة ρ * الحجم v، ومنه فكلما زادت الكثافة زادت الكتلة.[٣]

قانون حساب الكتلة من التسارع

كل جسم يقاوم تغيير حركته عند تطبيق قوة خارجية عليه، وهذا ما يُدعى بالكتلة الخاملة، ومنه فإن مقياس مدى مقاومة الجسم لتغير سرعته عند تطبيق قوة يُمكن استنتاج أن كتلة الجسم وفق قانون نيوتن الثاني F=m*a ومن فإن الكتلة m=F/a، حيث إن F هي القوة وm الكتلة وa التسارع، ومنه فإن الجسم ذو الكتلة الأكبر يتسارع بشكل بطيء.[٣]

قانون حساب الكتلة من الوزن

من الوهلة الأولى يُعتقد أن هذا خاطئ كون الوزن والكتلة لهما معنى واحد ولكن في الحقيقة إنهما مختلفان كليًا، فالكتلة تحمل معنًا ثابتًا لا تتغير من مكان لآخر وأما الوزن فهو تعبير عن قوة الجاذبية التي تؤثر على جسم وكون الجاذبية تختلف من مكان لآخر، لذلك يختلف وزن الجسم أيضًا من مكان لآخر، والعلاقة التي تعبر عن ذلك هي W=m*g ومنه فإن الكتلة تُحسب m=W/g، حيث إن W الوزن بالرطل وg التسارع الناتج عن الجاذبية الأرضية بالـ m/s2 وm الكتلة تقدر بالكيلوغرام، وللتحويل من نيوتن N إلى رطل lb نضرب بـ 0.22.[٣]

المراجع[+]

  1. "Theoretical physics", www.wikiwand.com, Retrieved 27-01-2020. Edited.
  2. ^ أ ب "mass physics", www.britannica.com, Retrieved 27-01-2020. Edited.
  3. ^ أ ب ت ث "What Is The Formula For Mass?", sciencetrends.com, Retrieved 27-01-2020. Edited.

187483 مشاهدة