كم تزن حقيبتك؟ وكم كتلة كيس الدقيق على مائدة المطبخ؟ نتكلم يوميًا عن «الوزن»، لكن اللفظ العلمي الدقيق لما نقيسه بالميزان هو الكتلة. وهذا الدرس من ميدان المادة وتحولاتها في برنامج الفيزياء للسنة الأولى متوسط، يأتي بعد دروس قياس الطول والحجم ودرجة الحرارة. تعرض هذه الصفحة معنى الكتلة، ثم وحداتها والتحويل بينها، ثم الأدوات التي تقيسها، ثم طريقة قياس كتلة سائل، وتنتهي بأخطاء شائعة وتمارين محلولة.
ما هي الكتلة؟
الكتلة هي كمية المادة الموجودة في جسم. فإذا كان في كيس الطماطم مادة أكثر مما في كيس آخر فكتلته أكبر. ونرمز للكتلة بالحرف m (من كلمة masse). ووحدتها في النظام الدولي الكيلوغرام ورمزه kg.
وحدات الكتلة
للكتلة وحدات أكبر وأصغر من الكيلوغرام:
- الطن
t:1 t = 1000 kg. - القنطار
q:1 q = 100 kg. - الكيلوغرام
kg: الوحدة الأساسية. - الغرام
g:1 kg = 1000 g. - الميليغرام
mg:1 g = 1000 mg.
وللتحويل نتذكر أن الوحدة الأصغر تحتاج إلى عدد أكبر لقياس الكتلة نفسها: عند التحويل من كيلوغرام إلى غرام نضرب في 1000، ومن غرام إلى كيلوغرام نقسم على 1000.
أمثلة:
2.5 kg = 2.5 × 1000 = 2500 g.350 g = 350 ÷ 1000 = 0.35 kg.1.2 t = 1200 kg.45 mg = 0.045 g.
بماذا نقيس الكتلة؟
نقيس الكتلة بـ الميزان، وله أنواع كثيرة:
- ميزان ذو كفتين: نضع الجسم في كفة وأثقالًا معلومة الكتلة في الكفة الأخرى حتى يتوازن، فتساوي كتلة الجسم مجموع كتل الأثقال.
- الميزان الإلكتروني: يعطي الكتلة مباشرة على شاشة رقمية، وهو الأدق والأسهل استعمالًا.
- ميزان الأسواق (القبان): يستعمله التجار.
كيف نقيس كتلة جسم بدقة؟
- نتأكد أن الميزان على سطح أفقي ثابت.
- نضبط الصفر: يجب أن تشير الشاشة إلى 0 قبل أن نضع شيئًا.
- نضع الجسم بلطف في الوسط ونقرأ القيمة عند استقرارها.
- نكتب الوحدة مع القيمة.
قياس كتلة سائل
السائل يحتاج إلى وعاء، والميزان يقيس كتلة الاثنين معًا، لذلك نطرح كتلة الوعاء:
- نقيس كتلة الوعاء فارغًا.
- نضع فيه السائل ونقيس كتلة الوعاء والسائل.
- نطرح: نطرح كتلة الوعاء فارغًا من كتلة الوعاء مع السائل فنحصل على كتلة السائل.
مثال. كتلة كأس فارغ 45 g، وبعد صب ماء فيه صارت كتلته 145 g. إذن كتلة الماء 145 − 45 = 100 g. ويمكن أيضًا استعمال خاصية «الطرح التلقائي» (tare) في الميزان الإلكتروني: نضع الوعاء الفارغ ونضغط على الصفر ثم نصب السائل فنقرأ كتلته مباشرة.
الكتلة والوزن
يستعمل الناس كلمة الوزن بمعنى الكتلة، لكن الفيزيائي يفرّق بينهما. الكتلة كمية المادة وتقاس بالكيلوغرام ولا تتغير بتغير المكان، أما الوزن فهو القوة التي تجذب بها الأرض الجسم ويقاس بالنيوتن، وسنراه في السنوات القادمة. فالكتلة نفسها في الأرض وعلى سطح القمر، أما الوزن فيختلف.
أخطاء شائعة
- الخلط بين الكتلة والحجم. الكتلة كمية المادة والحجم المكان الذي تشغله. فكيلوغرام من القطن وكيلوغرام من الحديد لهما الكتلة نفسها وحجمان مختلفان.
- نسيان كتابة الوحدة، أو كتابتها خطأ (
KgأوKGوالصحيحkg). - الخطأ في التحويل: الضرب في 1000 عند الانتقال من
kgإلىgلا القسمة. - نسيان طرح كتلة الوعاء عند قياس كتلة سائل.
- قراءة الميزان قبل استقراره، أو استعماله على سطح مائل.
- نسيان ضبط الصفر قبل الوزن.
تمارين للتدرب
- حوّل:
3.2 kgإلىg، و750 gإلىkg، و0.5 tإلىkg. - كتلة وعاء فارغ
120 gوكتلته مع زيت1.02 kg. احسب كتلة الزيت بالغرام. - لماذا لا نقيس كتلة السائل بوضع السائل مباشرة على كفة الميزان؟
- اختر أكبر كتلة:
2 kgأو1500 gأو0.003 t. - ما الفرق بين الكتلة والحجم؟
الحلول:
3200 gو0.75 kgو500 kg.1.02 kg = 1020 g، فكتلة الزيت1020 − 120 = 900 g.- لأن السائل يحتاج إلى وعاء، ولا يمكن وضعه مباشرة على الكفة، والميزان يقيس كتلة الوعاء والسائل معًا فنطرح كتلة الوعاء.
2 kg = 2000 gو0.003 t = 3 kg = 3000 g، فأكبر كتلة0.003 t.- الكتلة كمية المادة وتقاس بالكيلوغرام، والحجم الفراغ الذي يشغله الجسم ويقاس باللتر أو بالمتر المكعب.
الشرح المصوّر وملفات التمارين
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يشرح الأستاذ زكرياء مومني في فيديو «الدرس 14: قياس الكتلة للسنة الأولى متوسط» الدرس في نحو ثماني دقائق من ميدان المادة وتحولاتها، مذكّرًا بدروس قياس الطول والحجم ودرجة الحرارة، ومعرّفًا الكتلة بأنها كمية المادة ورمزها m ووحدتها الكيلوغرام.
وللتدرب على تمارين حقيقية، اطلع على هذه الملفات في الموقع: