كيفية حساب الوزن من خلال معرفة الكتلة

تنزيل المقال

تنزيل المقال

يُعرف الوزن على أنه مقدار جذب الكرة الأرضية للجسم، أما الكتلة هي مجموع ما يحتويه الجسم أينما كان بغض النظر عن الجاذبية ولهذا السبب تتواجد أجسام كتلتها تصل إلى 20 كيلوجرام على الأرض وتبلغ 20 كيلوجرام أيضًا على القمر على الرغم من أنها المفترض تزن 1/6 وزنها على القمر. يمكنك قراءة معلومات ونصائح حول حساب الوزن من الكتلة.

الخطوات

جزء 1

جزء 1 من 3:

حساب الوزن

تنزيل المقال

1. 
   1
   استخدم هذه المعادلة لتحويل الوزن إلى كتلة (الوزن=الكتلة×ثابت الجاذبية العام). يُعرف الوزن على أنه مقدار جذب الأرض للجسم وقد عبر عنها العلماء بمعادلة تنص على w=m×g أو w=mg .

   • قرر العلماء التعبير عن الوزن f=m×g حيث يعتبرون أن الوزن قوة.
   • f رمز الوزن ويُقاس بوحدة نيوتن
   • m رمز الكتلة وتُقاس بوحدة الكيلو جرام.
   • g رمز تسارع الجاذبية ويُرمز لها مترا لكل ثانية مربعة أو m/s².
     • إذا كنت تستخدم الأمتار فإن معامل تسارع الجاذبية سوف يساوي 9.8 m/s²، وهذه وحدة قياس عالمية يجب الأخذ بها.
     • إذا كنت تستخدم الأقدام فإن تسارع الجاذبية سوف يساوي 32.2 f/s² حيث أن القدم يساوي 30.48 سم، هذه الوحدة هي نفسها السابقة ولكن تم تعديلها حتى تساوي الأمتار.
2. 
   2
   استنتج كتلة الجسم. يمكن استنتاج الوزن من كتلة الجسم، والكتلة هي مقدار ما يحويه الجسم من مادة ووحدة قياسها الكيلوجرام.
3. 
   3
   استنتج ثابت الجاذبية العام. بعبارة أخرى حاول معرفة "g" على سطح الأرض حيث يساوي (g=9.8 متر لكل ثانية مربع ². يتغير تسارع الجاذبية في كل مكان في الكون، ومن المؤكد أن مدرسك قد أشار لك بهذه المعلومة ومن ثم يجب معرفة من أين يأتي مصدر الجاذبية.

   • تسارع الجاذبية على سطح الأرض يختلف على سطح القمر حيث يبلغ تسارع الجاذبية على سطح القمر حوالي 1.622 متر لكل ثانية مربعة sup>2 أو يبلغ حوالي 1/6 تسارع جاذبية الأرض ولذلك يبلغ وزنك على سطح القمر 1/6 مقارنة بوزنك على سطح الأرض.
   • تسارع الجاذبية على الشمس يختلف عن تسارع الجاذبية على الأرض والقمر حيث يبلغ على الشمس حوالي 274 متر/ثانية مربعة ² أو يبلغ 28 ضعف تسارع الجاذبية هنا على سطح الأرض ولهذا السبب يزن وزنك 28 ضعف وزنك على الأرض (إذا كان يمكنك البقاء على قيد الحياة هناك!).
4. 
   4
   ضع الأرقام داخل المعادلة. يمكنك الآن -بعد الحصول على الكتلة وتسارع الجاذبية- أن تحصل على الوزن من خلال المعادلة الآتية وهي (الوزن=الكتلة×ثابت الجاذبية العام) إذن وعليه فإن استنتاجك للوزن يُقاس بوحدة نيوتن أو "n".

جزء 2

جزء 2 من 3:

أمثلة من المسائل الرياضية

تنزيل المقال

1. 
   1
   حل المثال رقم #1. إليك المسألة "جسم يبلغ كتلته 100 كيلو جرام، فكم يبلغ وزنه على سطح الأرض؟" يمكنك الحل من خلال التالي.

   • يتوفر لدينا الكتلة وتسارع الجاذبية، الكتلة تبلغ 100 كيلو جرام، وتسارع الجاذبية يساوي 9.8 متر لكل ثانية مربعة ²
   • نضع المعادلة التالية: الوزن = 100 كيلو × 9.8 متر/ثانية مربعة ².
   • ستظهر لنا النتيجة التالية، بما أن كتلة الجسم على سطح الأرض تبلغ 100 كيلو جرام، إذن وزنها يكون حوالي 980 نيوتن. (الوزن =980 نيوتن).
2. 
   2
   حل المثال رقم #2. "عندما تبلغ كتلة جسم 40 كيلو جرام، كم يبلغ وزنه على سطح القمر؟"

   • يتوفر لدينا الكتلة وثابت الجاذبية العام حيث تبلغ الكتلة 40 كيلوجرام وتسارع الجاذبية يبلغ 1.6 متر لكل ثانية مربعة ²، هذا لأننا نريد استنتاج وزن الجسم على سطح القمر في نفس الوقت.
   • نضع المعادلة التالية "الوزن = 40 كيلو × 1.6 متر لكل ثانية مربعة ²".
   • نستنتج النتيجة النهائية، بما أن كتلة الجسم تبلغ 40 كيلو، إذن (الوزن= 64 نيوتن).
3. 
   3
   حل المثال رقم #3. يتطلب السؤال الثالث إيجاد الكتلة لجسم يزن 549 نيوتن على سطح الأرض، فما كتلته؟

   • تتطلب هذه المسألة إيجاد الحل بشكل عكسي حيث يتوفر لدينا الوزن وتسارع الجاذبية ونريد استنتاج الكتلة.
   • نضع المعادلة كالتالي: (549 = الكتلة × 9.8 متر لكل ثانية مربعة ²).
   • نقوم بقسمة الوزن على تسارع الجاذبية لاستنتاج الكتلة، إذن (الكتلة = 56 كيلو).

جزء 3

جزء 3 من 3:

اصطياد الأخطاء

تنزيل المقال

1. 
   1
   تجنب الخلط بين الكتلة والوزن. يغلب على بعض الأشخاص الحيرة والخلط في استخدامهما لذا تذكر أن الكتلة هي ما يحتويه الجسم من مادة أينما كان مكانه أما الوزن يقيس قوة الجاذبية على الأجسام التي يمكنها التحرك في الفضاء، وتوجد طريقتين تساعد ذاكرتك:

   • تتكون الكتلة من وحدات الجرامات أو الكيلوجرامات، وكل من الكتلة والجرامات تحتوي على حرف ال "ت"، والوزن يحتوي على وحدات نيوتن، وكلاهما يحتويان على حرف ال "ن".
   • للأشياء الفضائية حتى كتلة محددة نحسبها على الرغم من انعدام تأثير الجاذبية.
2. 
   2
   استخدم وحدات علمية. تتعامل معظم المسائل الفيزيائية مع وحدة نيوتن (ن) للتعبير عن الوزن ويُعبر عن المتر لكل ثانية مربعة (م/ث ²) في حساب قوة الجاذبية وتُقاس الكتلة بوحدة الكيلوجرام (كجم)، لذا إذا تعاملت بوحدات مختلفة لكل قيمة من هذه القيم، لا يمكنك استخدام المعادلة نفسها. قُم بتحويل الوحدات العلمية لتتناسب مع المعادلة القياسية، وستساعدك هذه التحويلات إذا كنت معتادًا على التعامل مع النظام الأمريكي.

   • قوة 1 باوند = 4.448 نيوتن
   • 1 قدم = 0.3048 متر

إضافة: التعبير عن الأوزان من خلال وحدة كيلوجرام ثُقلي

• تعتبر نيوتن وحدة قياس دولية، ويُعبر في كثير من الأحيان عن الوزن من خلال وحدة "كيلوجرام ثقلي" ويرمز لها ب (كجم ث) ولكنها لا تعتبر وحدة قياس دولية.
• 1 كيلوجرام ثقلي = 9.8166 نيوتن
• اقسم ناتج نيوتن على 9.80665 للحصول على النتيجة (كجم ث)
• وزن رائد فضاء 101 كيلوجرام يعادل 101.3 كيلوجرام ثقلي على القطب الشمالي و16.5 كيلوجرام ثقلي على سطح القمر.
• ما هي وحدة القياس الدولية؟ إنها تستند على النظام الدولي لوحدات القياس للعلماء.

أفكار مفيدة

• يعد الجزء الأكثر صعوبة هو فهم الفرق بين الوزن والكتلة، حيث يميل الناس إلى استخدام عبارة "الوزن" و"الكتلة" بالتبادل. يستخدم الأفراد الكيلوجرام لحساب الوزن حينما يجب استخدام وحدة نيوتن أو الكيلوجرام الثقلي، حتى الطبيب قد يقوم بحساب وزنك عندما يعتزم على حساب كتلتك.
• يُمكن التعبير عن تسارع الجاذبية من خلال حساب الوزن/ الكتلة، حيث أن 1 نيوتن / كيلوجرام يساوي الكتلة / الثانية مربعة بالضبط، ومن ثم ستكون نفس النتيجة.
• يبلغ كتلة رائد فضاء 100 كيلوجرام ومن ثم يزن 983.2 نيوتن في القطب الشمالي، 162 نيوتن على سطح القمر، ويزن على النجم النتروني أكثر بكثير، ولكن ربما لن يلاحظ ذلك.
• يُقاس توزان الكتلة بالكيلوجرام، بينما هناك مقاييس تعتمد على الضغط عليها كالزنبرك للقياس بالكيلو الجرام الثقلي.
• يُذكر أن السبب وراء تفضيل القياس بوحدة النيوتن بدلًا من بالكيلوجرام الثقلى أن العديد من الأشياء يُسهل حسابها عندما تعرف عدد نيوتن.