نظرة عامة حول الوزن والكتلة

يتم عادة استخدام مصطلحي الكتلة (بالإنجليزية: Mass) والوزن (بالإنجليزية: Weight) بالتبادل في محادثاتنا العادية في الحياة اليومية، دون التفريق بينهما، إلا أنهما علمياً يختلفان عن بعضهما؛ إذ تعبّر الكتلة عن كمية المادة الموجودة في جسم معين، أما الوزن فهو مقياس لمقدار القوة المؤثرة على الكتلة بفعل الجاذبية، أما عن العلاقة الرياضية التي تربطهما فهي: الوزن = الكتلة×تسارع الجاذبية،[١] ويتضح من هذه العلاقة أن الوزن والكتلة يتناسبان طردياً مع بعضهما؛ فكلما زادت الكتلة زاد الوزن، وكلما قلت الكتلة قل الوزن، كما أن زيادة كتلة الجسم تعني زيادة ممانعته للتغيير عند التأثير بقوة عليه.[٢]


الفرق بين الكتلة والوزن

يمكن تلخيص الاختلافات بين الكتلة والوزن في النقاط الآتية:[١][٢][٣]

  • عند تغيير موقعك فإن الكتلة ستبقى ثابتة دون تغيير، إلا أن الوزن في المقابل يتغير؛ فعلى سبيل المثال تعتبر كتلة جسمك على القمر مساوية لكتلته على الأرض؛ إلا أن وزنك على الأرض يختلف عن وزنك على القمر؛ لاختلاف قيم تسارع الجاذبية بين الأجرام السماوية المختلفة؛ فمثلاً لو كان وزنك على الأرض 444 نيوتن، فإن وزنك على المريخ سيكون 168 نيوتن تقريباً، وعلى المشتري 1051 نيوتن تقريباً؛ إذ يبلغ تسارع الجاذبية على المشتري نحو 25.93 م/ث2، بينما يبلغ تسارع الجاذبية على المريخ نحو 3.728 م/ث2، وأخيراً يبلغ تسارع الجاذبية على الأرض نحو 9.8 م/ث2.
  • تُقاس الكتلة بوحدة الغرام أو الكيلوغرام، أو الطن، أما الوزن فيُقاس بوحدات قياس القوة مثل النيوتن والباوند.
  • يعبّر عن الكتلة بقيمة فقط، أما الوزن فله قيمة واتجاه.
  • لا يمكن للكتلة أن تساوي صفر، بينما وفي المقابل يمكن للوزن أن يساوي صفر عند انعدام الجاذبية.
  • يمكن قياس الكتلة باستخدام الميزان العادي، أما الوزن فلا يمكن قياسه باستخدامه.
  • يمكنك حساب الكتلة باستخدام العديد من الصيغ الرياضية، ومنها: الكتلة = الكثافة×الحجم.[٤]


أمثلة على حساب الكتلة والوزن


السؤال:

إذا كانت كتلتك 50 كغ، فما هو وزنك.[٣]

الحل:

الوزن = الكتلة×تسارع الجاذبية الأرضية = 50×9.8 = 490 نيوتن.




السؤال:

إذا كان هناك جسم كتلته 1كغ، وتم تثبيته على ميزان زنبركي (نابضي) وهو المستخدم لقياس الوزن، جد وزن هذا الجسم على اعتبار أن:[٥]

  1. أولاً: تسارع الجاذبية الأرضية هو 10 م/ث2، وأن الميزان يتسارع بقيمة 5 م/ث2 أثناء تحركه للأعلى.
  2. ثانياً: تسارع الجاذبية الأرضية هو 10 م/ث2، وأن الميزان يتسارع بقيمة 5 م/ث2 أثناء تحركه للأسفل.


الحل:
  • للحالة الأولى:
  • الكتلة = 1 كغ، والتسارع الكلي المؤثر على الجسم = تسارع الميزان + تسارع الجاذبية الأرضية = 5+ (-10) = -5 م/ث2؛ أي أن الجسم يتسارع بقيمة 5 م/ث2 للأسفل، (تم اعتبار أن التسارع للأعلى له قيمة موجبة، أما التسارع للأسفل فله قيمة سالبة).
  • الوزن = الكتلة×تسارع الجاذبية= 1×5 = 5 نيوتن.


  • للحالة الثانية:
  • الكتلة = 1 كغ، والتسارع الكلي المؤثر على الجسم = تسارع الميزان+ تسارع الجاذبية الأرضية = -5+ (-10) = -15 م/ث2؛ أي أن الجسم يتسارع بقيمة 15 م/ث2 للأسفل، (تم اعتبار أن التسارع للأعلى له قيمة موجبة، أما التسارع للأسفل فله قيمة سالبة).
  • الوزن = الكتلة×تسارع الجاذبية= 1×15 = 15 نيوتن.





المراجع

  1. ^ أ ب Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (12-8-2019), "What Is the Difference Between Weight and Mass?", www.thoughtco.com, Retrieved 29-6-2021. Edited.
  2. ^ أ ب "Difference Between Mass And Weight", www.toppr.com, Retrieved 29-6-2021. Edited.
  3. ^ أ ب "Mass and Weight .", www.ducksters.com, Retrieved 29-6-2021. Edited.
  4. ↑ "Difference Between Mass and Weight", byjus.com, Retrieved 29-6-2021. Edited.
  5. ↑ "Difference between mass and weight", www.vedantu.com, Retrieved 29-6-2021. Edited.