مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
الكتلة والحجم والكثافة — مفاهيم أساسية في الفيزياء
أهداف الدرس:
- تعريف الكتلة وتمييزها عن الوزن
- التعرف على مفهوم الحجم ووحدات قياسه
- فهم مفهوم الكثافة وطريقة حسابها
- تطبيقات الكثافة في الحياة اليومية
الكتلة
الكتلة هي مقدار ما يحتويه الجسم من مادة. وهي كمية فيزيائية أساسية لا تتغير بتغير المكان (على عكس الوزن). وحدة قياس الكتلة في النظام الدولي هي الكيلوغرام (kg).
أدوات قياس الكتلة: الميزان ذو الكفتين، الميزان الإلكتروني، الميزان النابضي.
الفرق بين الكتلة والوزن:
| الكتلة | الوزن |
|---|---|
| ثابتة لا تتغير | تتغير بتغير المكان (الجاذبية) |
| تقاس بالكيلوغرام (kg) | يقاس بالنيوتن (N) |
| مقدار المادة في الجسم | قوة جذب الأرض للجسم |
| تقاس بالميزان | يقاس بالميزان النابضي |
الحجم
الحجم هو الحيز الذي يشغله الجسم. وحدة قياس الحجم في النظام الدولي هي المتر المكعب (m3). وتستخدم أيضاً وحدات أصغر مثل اللتر (L) والسنتيمتر المكعب (cm3).
العلاقة بين وحدات الحجم:
- 1 m3 = 1000 L
- 1 L = 1000 mL = 1000 cm3
- 1 mL = 1 cm3
قياس حجم السوائل: يستخدم المخبار المدرج (الأسطوانة المدرجة)، حيث نقرأ الحجم عند أسفل سطح السائل (الغضروف الهلالي).
قياس حجم الأجسام الصلبة:
- المنتظمة الشكل: باستخدام القوانين الهندسية (مكعب: V = L3، متوازي مستطيلات: V = L x l x h)
- غير المنتظمة: بطريقة الإزاحة (نغمر الجسم في مخبار مدرج ونحسب فرق الحجم)
الكثافة
الكثافة هي كتلة وحدة الحجم من المادة. تعبر عن تركيز المادة في حجم معين. تحسب بالعلاقة:
الكثافة (ρ) = الكتلة (m) ÷ الحجم (V)
وحدة قياس الكثافة في النظام الدولي هي kg/m3 أو g/cm3.
| المادة | الكثافة (g/cm3) |
|---|---|
| الماء | 1 |
| الحديد | 7.8 |
| الألومنيوم | 2.7 |
| النحاس | 8.9 |
| الزئبق | 13.6 |
| الذهب | 19.3 |
| الخشب | 0.5 – 0.9 |
| الهواء | 0.00129 |
| زيت الزيتون | 0.92 |
تطبيقات الكثافة
- طفو الأجسام في الماء: الجسم يطفو إذا كانت كثافته أقل من كثافة الماء (1 g/cm3)، ويغوص إذا كانت كثافته أكبر
- السفن: رغم أن الحديد كثافته أكبر من الماء، إلا أن السفن تطفو لأن شكلها يسمح بإزاحة كمية كبيرة من الماء
- البالونات: ترتفع لأن الهواء الساخن أو الهيليوم أقل كثافة من الهواء المحيط
- فصل المواد: تستخدم الكثافة في فصل المعادن عن الشوائب في المناجم
- صناعة السوائل: قياس كثافة الحليب والزيوت لمراقبة الجودة
مثال محلول:
قطعة من الحديد كتلتها 156 g وحجمها 20 cm3. احسب كثافتها. هل تطفو على سطح الماء؟
المعطيات: m = 156 g، V = 20 cm3
القانون: ρ = m ÷ V
الحل: ρ = 156 ÷ 20 = 7.8 g/cm3
بما أن كثافة الحديد (7.8) أكبر من كثافة الماء (1)، فإن القطعة تغوص في الماء.
خلاصة الدرس:
- الكتلة مقدار المادة في الجسم وتقاس بالكيلوغرام
- الحجم هو الحيز الذي يشغله الجسم
- الكثافة = الكتلة ÷ الحجم، وهي خاصية مميزة لكل مادة
- الأجسام الأقل كثافة من الماء تطفو، والأكثر كثافة تغوص
دروس مشابهة:
- المادة وتحولاتها – التحولات الفيزيائية والكيميائية
- الضغط في السوائل والغازات – مبدأ باسكال وضغط الهواء
