كيفية قياس كتلة الجسم

المادّة

في كوننا الواسع لا يمكن أن نجد شيئين متماثلين في الخصائص، حيث إنّ لكلّ شيء فيه قوانين معيّنة تحكمه وخصائص تميّزه عن غيره، كما نعلم أنّ هذا الكون يتألّف من طاقة ومادّة، والمادّة هي الجزء الذي نلمسه ونحسّ به في الكون، فيمكننا القول بأنّها تشكّل الكون الملموس، والمادّة هي عبارة عن تجمّع لجسيمات غاية في الصغر تدعى الجزيئات، التي تكوّنت بفعل تجمّع الذرات المتناهية في الصغر، والموادّ تختلف عن بعضها البعض، فلكلّ مادّة خصائص وكميّات فيزيائيّة تميّزها عن الأخرى، وبشكل عام تتمثّل خصائص المادّة بالكثافة، والحجم، والكتلة، إلا أنّنا في هذا المقال سنكتفي بالحديث عن الكتلة، وكيفيّة حسابها.

الكتلة الكتلة هي عبارة عن مقدار فيزيائيّ كمّيّ، يُعبّر عن كمّيّة المادة الموجودة في جسم معيّن، وهي ثابتة لا تتغيّر بتغيّر الزمان والمكان، ولا يمكن إفناؤها أو استحداثها، والكتلة هي إحدى الكمّيّات الفيزيائيّة القياسيّة التي تُعنى بالتعبير عن المقدار فقط، وهنالك الكثير ممن يخلطون بين الوزن والكتلة، ويظنّون بأنّ لهما نفس الدلالة الفيزيائيّة، إلا أنّ ذلك خطأ فادح، فالحقيقة مغايرة لذلك تماماً، لأنّ الكتلة قياسيّة ولا تعبّر إلا عن مقدار فقط، في حين أنّ الوزن هو أحد الكمّيّات المتّجهة والتي تعبّر عن مقدار واتّجاه في آنٍ واحد، وهو يتغيّر بتغيّر المكان، مثلاً إنّ وزن جسم معين على الأرض يختلف عن وزن نفس الجسم على القمر، بينما كتلته تبقى ثابتة، ولمعرفة وزن أيّ من الأجسام فإنّنا نقوم بضرب كتلته في ثابت الجاذبيّة الأرضيّة والذي يساوي 9.8 م/ث2.

كيفيّة قياس الكتلة

والكتلة لا ترتبط مع الحجم وحده، فالحجم هو عبارة عن الحيّز الذي يشغله الجسم في الفراغ، بصرف النظر عن كمّيّة المادّة الموجودة في ذلك الحيز، بل هي مرتبطة بالحجم والكثافة معاً، والكثافة هي عبارة عن مقدار تركيز المادة في الحيّز الذي يشغله الجسم، فتلك المفاهيم الثلاثة مرتبطة مع بعضها البعض، ومن خلال معرفة أيّ اثنين من تلك الأمور الثلاثة، يصبح من السهل معرفة الثالث، وذلك من خلال قانون الكثافة، والذي هو كالآتي :

الكثافة = الكتلة / الحجم.

حيث إنّ الكتلة ترتبط بالكثافة هنا بعلاقة طرديّة، فبزيادة الكتلة تزداد الكثافة.

ومن الممكن حساب كتلة جسم ما عن طريق الأجسام التي تدور حولها، بحيث يتمّ حساب نصف قطر المدار بين الجسم المراد حساب كتلته والجسم الذي يدور حوله، ومن ثمّ حساب سرعة دوران نفس الجسم الذي يدور حول الجسم المراد معرفة كتلته، وبذلك نعلم قوّة الجذب التي من خلالها نستطيع حساب الكتلة وفقاً للعلاقة الرياضيّة التالية :

M= (1/G) RV2

حيث إنّ :

M= كتله الجسم المركزي

G=ثابت نيوتن للجاذبيه

R=نصف قطر مدار الجسم الثاني

V=سرعه دوران الجسم الثاني حول الجسم المركزيّ.