تعريف الحجم وقوانينه وأدوات قياسه
تعريف الحجم
الحجم يعبر عن كمية الفضاء التي تحتلها الأجسام أو المواد. يقاس هذا الفضاء بوحدات مختلفة، فمنها ما يعبر بمضاعفات الأطوال مثل المتر المكعب أو القدم المكعب. وهناك وحدات خاصة بقياس السوائل كاللتر والغالون. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم مصطلح الحجم أيضًا لوصف شدة وقوة الصوت أو مدى ارتفاعه.
خصائص الحجم وقواعده
خصائص الحجم
الحجم يعبر عن مجموع الفضاء الذي يشغله الجسم في الفراغ ويتطلب التعرف عليه عبر آلية تقيس الطول، العرض والارتفاع معا. بمعنى آخر، لا يقاس بمقاييس خطية فحسب، بل بالإضافة إلى ذلك، يحتاج إلى معيار للعمق. قيمة الحجم ثابتة ولا تتبدل ما لم تتغير الكتلة الأساسية للجسم المدروس.
إضافة إلى ذلك، الحجم دائمًا كمية موجبة. لا يمكن أن يكون الحجم سالبًا. وهو يعتمد على الأبعاد الثلاثة للجسم.
قواعد الحجم
لحساب الحجم، يجب تحديد شكل الجسم ووحدات القياس المستخدمة. يجب التأكد من استخدام وحدات متوافقة لجميع الأبعاد. يمكن استخدام صيغ رياضية مختلفة لحساب الحجم اعتمادًا على شكل الجسم.
قوانين حجم المادة حسب الحالة الفيزيائية
لحساب حجم المواد الصلبة والسائلة والغازية، نستخدم طرقًا مختلفة. بالنسبة للمواد الصلبة ذات الأشكال المنتظمة، يمكن حساب الحجم باستخدام الصيغ الهندسية المناسبة. أما بالنسبة للمواد غير المنتظمة، فيمكن استخدام طريقة الإزاحة بالماء.
بالنسبة للسوائل، يمكن حساب الحجم عن طريق قياس كتلتها وكثافتها باستخدام العلاقة: الحجم = الكتلة / الكثافة.
أما بالنسبة للغازات، فيمكن حساب الحجم باستخدام قانون الغاز المثالي: PV = nRT، حيث P هو الضغط، V هو الحجم، n هو عدد المولات، R هو ثابت الغاز المثالي، و T هي درجة الحرارة.
قوانين حجم المادة حسب الشكل الهندسي
لحساب حجم الأجسام ذات الأبعاد الثلاثية، يستخدم مبدأ أساسي يقوم على ضرب مساحة القاعدة في الارتفاع. يمكن تطبيق هذا المبدأ على عدة أشكال هندسية كالآتي:
- المنشور الثلاثي: يحسب الحجم بضرب مساحة القاعدة الثلاثية في الارتفاع.
- المنشور الرباعي: حجمه يحسب بنفس الطريقة، ولكن مساحة القاعدة هنا تحسب بضرب الطول في العرض.
- المخروط ذو القاعدة الدائرية: يجب ضرب مساحة القاعدة الدائرية في الارتفاع ومن ثم القسمة على ثلاثة.
- الأسطوانة ذات القاعدة الدائرية: يتم تطبيق نفس المبدأ المستخدم للمنشور عبر ضرب مساحة القاعدة الدائرية في الارتفاع.
- الكرة: يحسب حجمها بضرب أربعة أثلاث في ناتج ضرب ثابت باي (π) في نصف قطرها مكعبًا.
- الهرم: يحسب الحجم بضرب مساحة القاعدة في الارتفاع وقسمة الناتج على ثلاثة، مع الأخذ بعين الاعتبار أن مساحة القاعدة تعتمد على شكلها.
اترك تعليقاً