المفهوم الذي نعرفه منذ الطفولة المبكرة هو الكتلة. ومع ذلك ، في سياق الفيزياء ، ترتبط بعض الصعوبات بدراستها. لذلك ، من الضروري تحديد ماهية الكتلة بوضوح. كيف يمكنك التعرف عليها؟ ولماذا لا يساوي الوزن؟
تحديد الكتلة
المعنى العلمي الطبيعي لهذه القيمة أنها تحدد كمية المادة التي يحتويها الجسم. لتعيينها ، من المعتاد استخدام الحرف اللاتيني م. وحدة القياس في النظام القياسي هي الكيلوجرام. في المهام والحياة اليومية ، غالبًا ما يتم استخدام المهام خارج النظام: جرامات وأطنان.
في مقرر الفيزياء المدرسية ، الإجابة على السؤال: "ما هي الكتلة؟" أعطيت في دراسة ظاهرة القصور الذاتي. ثم يتم تعريفها على أنها قدرة الجسم على مقاومة التغيير في سرعة حركته. لذلك تسمى الكتلة أيضًا بالخمول
ما هو الوزن؟
أولاً ، إنها قوة ، أي ناقل. الكتلة هي كمية عددية. يتم دائمًا ربط ناقل الوزن بالدعم أو التعليق ويتم توجيهه في نفس اتجاه الجاذبية ، أي عموديًا لأسفل.
تعتمد صيغة حساب الوزن على ما إذا كانهذا الدعم (التعليق). في حالة راحة النظام ، يتم استخدام التعبير التالي:
Р=mg ، حيث Р (يستخدم الحرف W في المصادر الإنجليزية) هو وزن الجسم ، g هو تسارع السقوط الحر. بالنسبة للأرض ، عادةً ما تؤخذ g مساوية لـ 9.8 m / s2.
يمكن اشتقاق صيغة الكتلة منه: م=ف / ز.
عند التحرك لأسفل ، أي في اتجاه الوزن ، تنخفض قيمته. لذلك ، تصبح الصيغة:
Р=م (ز - أ). هنا "أ" هو تسارع النظام.
أي عندما تتساوى هاتان التسارعتان ، تُلاحظ حالة انعدام الوزن عندما يكون وزن الجسم صفراً.
عندما يبدأ الجسم في التحرك لأعلى ، فإنهم يتحدثون عن زيادة الوزن. في هذه الحالة ، تحدث حالة الحمل الزائد. لأن وزن الجسم يزداد وصيغته ستبدو هكذا:
P=م (ز + أ).
كيف ترتبط الكتلة بالكثافة؟
بسيط جدا. كلما زادت كثافة المادة التي يتكون منها الجسم ، زادت أهمية كتلته. بعد كل شيء ، يتم تعريف الكثافة على أنها نسبة كميتين. أولهما الكتلة والحجم هو الثاني. لتعيين هذه القيمة ، تم اختيار الحرف اليوناني ρ. وحدة القياس هي نسبة الكيلوجرام للمتر المكعب
بناءً على ما سبق ، تأخذ صيغة الكتلة الشكل التالي:
m=ρV ، حيث يشير الحرف V إلى حجم الجسم.
مهام ترفيهية
بعد توضيح السؤال عن ماهية الكتلة ، يمكنك البدء في حل المشكلات. هؤلاء منهمالتي تحتوي على محتوى جذاب ستجعل الطلاب أكثر اهتمامًا.
رقم المهمة 1. الحالة: حصل ويني ذا بوه على أواني لتر متطابقة. أحدهما يحتوي على عسل والآخر زيت. كيف تعرف أي عسل موجود دون فتحه؟
القرار. كثافة العسل أكبر من كثافة الزبدة. الأول 1430 كجم / م3والثاني 920 كجم / م3. لذلك ، مع نفس حجم الأواني ، سيكون وعاء العسل أثقل.
للإجابة بشكل أكثر دقة على سؤال المشكلة ، ستحتاج إلى حساب كتلة العسل والزيت في الأواني. حجمها معروف - 1 لتر. لكن في الحسابات ستحتاج إلى قيمة بالأمتار المكعبة. لذا فإن أول شيء يجب فعله هو الترجمة. واحد م3يحتوي على 1000 لتر. لذلك ، عند حساب النتيجة ، ستحتاج إلى أخذ قيمة حجم تساوي 0.001 م3.
يمكن الآن استخدام صيغة الكتلة حيث يتم ضرب الكثافة بالحجم. بعد حسابات بسيطة ، يتم الحصول على قيم الكتلة التالية: 1.43 كجم و 0.92 كجم للعسل والزيت ، على التوالي.
الجواب: وعاء العسل أثقل
المشكلة رقم 2. الحالة: يرفع المهرج ثقلًا دون أي مشاكل ، حيث يُكتب أن كتلته 500 كيلوجرام. ما هي الكتلة الفعلية للوزن إذا كان حجمه 5 لترات وكانت المادة المصنوعة منه من الفلين؟
القرار. في الجدول تحتاج إلى إيجاد قيمة كثافة الفلين. إنه يساوي 240 كجم / م3. أنت الآن بحاجة إلى ترجمة قيمة الحجم ، تحصل على 0.005 م3.
بمعرفة هذه الكميات ، ليس من الصعب استخدام الصيغة المعروفة بالفعلعد كتلة الوزن المزيف. اتضح أنها تساوي 1.2 كجم. الآن فهمت لماذا المهرج ليس صعبًا على الإطلاق.
إجابة. الكتلة الفعلية للجرس 1.2 كجم
المشكلة رقم 3. الحالة: كان الجني جالسًا في مصباح ، حجمه غير معروف. لكن كثافته في تلك اللحظة كانت 40.000 كجم / م3. عندما تم إطلاقه من الزجاجة ، بدأ في الحصول على معلمات جسم الإنسان العادي: الحجم 0.08 م3، الكثافة 1000 كجم / م3. ما هو حجم المصباح؟
القرار. تحتاج أولاً إلى معرفة كتلته في الحالة الطبيعية. سيكون 80 كجم. يمكننا الآن الانتقال إلى إيجاد حجم المصباح. سنفترض أن جان يشغل كل المساحة الموجودة بداخله. ثم عليك أن تقسم الكتلة على الكثافة ، أي 80 على 40.000 ، وستكون القيمة 0.002 م3. وهو ما يساوي لترين
إجابة. حجم المصباح 2 لتر
مشاكل حساب الكتلة
يجب أن يكون استمرار الحوار حول ماهية الكتلة هو حل المهام المتعلقة بالحياة. فيما يلي حالتان ستظهران بوضوح تطبيق المعرفة في الممارسة.
المشكلة رقم 4. الحالة: في عام 1979 ، وقع حادث ناقلة نتج عنه دخول النفط إلى الخليج. يبلغ قطر البقعة 640 م وسمكها حوالي 208 سم ما كتلة الزيت المنسكب
القرار. كثافة الزيت 800 كجم / م3. من أجل استخدام الصيغة المعروفة بالفعل ، تحتاج إلى معرفة حجم البقعة. من السهل حسابها إذا أخذنا البقعة للأسطوانة. ثم ستكون صيغة الحجم:
V=πr2 h.
علاوة على ذلك ، r هو نصف القطر ، و h هو ارتفاع الأسطوانة.ثم سيساوي الحجم 668794.88 م3. الآن يمكنك حساب الكتلة. سوف تتحول على النحو التالي: 535034904 كجم
الجواب: كتلة النفط تقريبا 535036 طن
المشكلة رقم 5. الحالة: يبلغ طول أطول كابل هاتف 15151 كم. ما كتلة النحاس التي دخلت في تصنيعه إذا كان المقطع العرضي للأسلاك 7.3 سم2 ؟
القرار. كثافة النحاس 8900 كجم / م3. يتم إيجاد الحجم بواسطة صيغة تحتوي على حاصل ضرب مساحة القاعدة وارتفاع الأسطوانة (هنا ، طول الكابل). لكن عليك أولاً تحويل هذه المساحة إلى متر مربع. أي قسّم هذا الرقم على 10000. بعد الحسابات ، اتضح أن حجم الكبل بأكمله يساوي تقريبًا 11000 م3.
الآن تحتاج إلى مضاعفة قيم الكثافة والحجم لمعرفة الكتلة. والنتيجة هي الرقم 97900000 كجم
الجواب: كتلة النحاس 97900 طن
تحد جماعي آخر
المشكلة رقم 6. الحالة: أكبر شمعة تزن 89867 كجم بقطر 2.59 م. ما هو ارتفاعها؟
القرار. كثافة الشمع - 700 كجم / م3. يجب إيجاد الارتفاع من صيغة الحجم. أي ، يجب قسمة V على حاصل ضرب π ومربع نصف القطر.
ويتم حساب الحجم نفسه بالكتلة والكثافة. اتضح أنها تساوي 128.38 م3. كان الارتفاع 24.38 م
الجواب: ارتفاع الشمعة 24.38 م
