الكتلة

ما هي الكتلة؟

الكتلة كمية فيزيائية ترتبط بمقاومة جسم ما لتغيّر حالة حركته، أي بقصوره الذاتي. في الميكانيكا الكلاسيكية، تُعبَّر العلاقة بين القوة المحصلة المؤثرة على جسم والتسارع الناتج عنها بالمعادلة ق = ك × ت.

عند تأثير القوة نفسها، يكتسب الجسم ذو الكتلة الأكبر تسارعًا أقل. لذلك لا تصف الكتلة كمية المادة في الجسم فحسب بمعناها اليومي، بل تلعب أيضًا دورًا أساسيًا في معادلات الحركة.

الكتلة كمية عددية (قياسية)؛ ليس لها اتجاه، ويُرمز لبعدها الأساسي في النظام الدولي بالحرف M.

الفرق بين الكتلة والوزن

الكتلة والوزن ليسا الكمية الفيزيائية نفسها. الكتلة خاصية للجسم وتُقاس بالكيلوغرام. أما الوزن فهو القوة التي يتعرض لها الجسم في مجال جاذبية، وتُقاس بالنيوتن.

العلاقة المبسطة للوزن هي: و = ك × ج، حيث و هي قوة الوزن، ك الكتلة، وج التسارع الأرضي المحلي.

تبقى كتلة جسم ما على الأرض والقمر متقاربة تقريبًا، لكن نظرًا لاختلاف التسارع الأرضي المحلي، يتغيّر وزنه. لذلك فإن الكيلوغرام في الاستخدام العلمي وحدة كتلة، وليست وحدة وزن.

في الحياة اليومية تُعرض نتيجة الميزان بالكيلوغرام، لذلك يُستخدم مصطلحا الوزن والكتلة كمترادفين غالبًا. فالجهاز يقيس فعليًا تأثير قوة، لكنه معايَر ليعرض النتيجة بوحدة كتلة.

لماذا الكيلوغرام هو الوحدة الأساسية للكتلة في النظام الدولي؟

في النظام الدولي للوحدات، الوحدة الأساسية للكتلة هي الكيلوغرام. والكيلوغرام هو الوحدة الأساسية الوحيدة في النظام الدولي التي يحمل اسمها بادئة.

لعب مصطلح الغرام تاريخيًا دورًا مهمًا في أول تعريفات الكتلة بالنظام المتري، لكن عند وضع المعايير العملية أصبح الكيلوغرام المرجع الأساسي.

اليوم لم يعد الكيلوغرام يُعرَّف بكتلة أسطوانة معدنية فعلية، بل بالقيمة الثابتة لثابت بلانك. والعلاقة بين هذا التعريف وميزان كيبل والقياسات الكهربائية موضوع متخصص أوسع في علم القياس.

وحدات الكتلة المترية

تُبنى وحدات الكتلة المترية على الكيلوغرام والغرام مع بادئات النظام الدولي المرافقة. يساوي الغرام 0.001 كيلوغرام، ويساوي المليغرام 0.001 غرام، ويساوي الميكروغرام 0.001 مليغرام.

للكتل الكبيرة يُستخدم الطن. ويساوي الطن المتري 1000 كيلوغرام بالضبط، ورمزه المعتمد مع النظام الدولي هو الحرف الصغير t.

تُحدَّد الوحدة المناسبة بحسب رتبة الكتلة المقاسة: كتل الأشخاص والمنتجات بالكيلوغرام، محتويات الأغذية بالغرام، المواد الدوائية بالمليغرام أو الميكروغرام، وحمولات المركبات بالطن.

العلاقة بين الرطل والأونصة والكيلوغرام

الرطل والأونصة وحدتا كتلة من النظام التقليدي البريطاني والأمريكي. يساوي الرطل الأفردوبوا المعياري دوليًا 0.45359237 كيلوغرام بالضبط.

يُقسَّم الرطل الأفردوبوا إلى 16 أونصة. وبناءً عليه تساوي الأونصة 0.028349523125 كيلوغرام أي 28.349523125 غرامًا بالضبط.

الرطل (lb) المستخدم في تحويلات الكتلة يختلف عن وحدة القوة "رطل-قوة" (lbf) -- الرطل يصف كتلة، أما رطل-القوة فيصف قوة. في الحسابات الهندسية يجب عدم الخلط بين الرمزين lb وlbf.

كيف تُقاس الكتلة؟

يمكن استخدام الموازين ذات الكفتين والموازين الإلكترونية وموازين التحليل الدقيقة وخلايا الوزن وأنظمة الوزن الصناعية بسعات مختلفة لقياس الكتلة.

تقارن موازين المقارنة كتلة مجهولة بأوزان معيارية معتمدة. أما الموازين الإلكترونية فتحوّل خلايا الوزن فيها القوة المؤثرة إلى إشارة كهربائية.

في القياسات عالية الدقة، يمكن مراعاة قوة دفع الهواء والتسارع الأرضي المحلي ودرجة الحرارة والرطوبة والاهتزاز والتأثيرات الكهروستاتيكية وكثافة الوزن المعياري.

العلاقة بين الكثافة والحجم والكتلة

تربط العلاقة ك = ث × ح بين الكتلة والكثافة والحجم؛ حيث ك الكتلة، ث الكثافة، وح الحجم.

قد تختلف كتلة مادتين لهما الحجم نفسه باختلاف كثافتهما. فحجمان متساويان من الفولاذ والماء مثلًا لا يملكان الكتلة نفسها.

في النظام الدولي، الوحدة المشتقة للكثافة هي كيلوغرام لكل متر مكعب. وفي التطبيقات المخبرية تُستخدم أيضًا وحدات مثل غرام لكل سنتيمتر مكعب أو غرام لكل مليلتر.

كيف تُختار وحدة الكتلة المناسبة؟

اختيار وحدة تتناسب مع رتبة الجسم المقاس يجعل النتيجة أوضح للقراءة. تُقاس كتلة الإنسان بالكيلوغرام، والمادة الفعالة في قرص دواء بالمليغرام، وحمولة شاحنة بالطن.

للكتل الصغيرة جدًا يمكن استخدام وحدات النظام الدولي ذات البادئات كالميكروغرام والنانوغرام والبيكوغرام. وعلى المستويين الذري والجزيئي تُستخدم وحدات خاصة كوحدة الكتلة الذرية الموحدة.

عند تحويل الوحدات، لا يجب النظر إلى القيمة العددية فقط، بل أيضًا التحقق مما إذا كانت الوحدة المستخدمة تعبّر فعلًا عن كتلة أم عن قوة.

البدء الأسرع

إذا كنت تبحث عن تحويل مباشر، ابدأ من قائمة التحويلات الشائعة في أعلى الصفحة. وإذا كنت تريد توسيع التصفح خارج هذه الفئة، فانتقل إلى بوابة كل التحويلات أو راجع معجم الوحدات في هذه الصفحة.