ما هو الحيز الذي يشغله الجسم

الحيز ما يُمكن قياسه باعتبار المساحة والطول والعرض وكذلك الارتفاع، فليس هناك خاصية فيزيائية واحدة تعبر عن مقدار المادة إنما تتعدد الخصائص المُعبرة عن الفراغ أو الحيز الذي تشغله الأجسام المختلفة على اختلاف حالاتها.

الحيز الذي يشغله الجسم

يُعرف الحجم على أنه المقياس الفيزيائي لقياس الحيز الذي يشغله الجسم الحقيقي أو التخيلي في أي مكان.. ويُعتبر مقياسًا لحيز ثلاثي الأبعاد.

هذا ما يُميزه عن المساحة التي تقيس حيز ثنائي الأبعاد، كما أن الحجم لا يرتبط بالوزن أو الكتلة، إنما يستقل في خواص المادة بذاته.. معبرًا عن المساحة التي يشغلها الجسم.

فعلى سبيل المثال: إن كانت كثافة شيء عالي فإن كتلته ستكون كبيرة على الرغم من أنه ذو حجم صغير.. فلا قيمة للحجم بمفرده يُعول عليها تحديد الكتلة.

لا يفوتك أيضًا: المادة التي حجمها ثابت وشكلها ثابت

قياس الحجم

يُقاس الحجم بأكثر من وحدة (متر مكعب، سم مكعب، مليمتر مكعب، الإنش المكعب، الياردة المكعبة، القدم المكعب).

حجم الهرم	(مساحة القاعدة ÷ 3) × الارتفاع
حجم متوازي المستطيلات	الطول × العرض × الارتفاع
حجم المكعب	الطول ^3

فيُمكننا القول أن الحجم يُعبر عن أشياء حقيقية تكون لها أبعاد مكانية ثلاثية.. الطول والعرض والارتفاع.

كيفية حساب حجم الأجسام

للجسم أشكال مُختلفة إلا أن حجمه واحد، فالشكل لا يؤثر على الحجم، أما السعة فهي حجم الحيز الداخلي للإناء الذي يُقاس فيه الحجم.

كما أن الأجسام الهندسية البسيطة يُقاس حجمها بسهولة على عكس الأشكال المعقدة التي من الصعب قياس حجمها.

على حسب حالة الجسم يتم تحديد آلية قياس حجمه، بناءً على أن الحيز الذي يشغله الجسم هو الحجم، وهذا باختلاف طبيعة الأجسام.

1- المواد السائلة

يُقاس حجم السائل من خلال وضعه في وعاء به بيان للمستويات، ولكل مستوى حجم معين.. وتعتبر من أكثر المواد سهولة في قياس الحجم.

2- المواد الغازية

ليس لها حجم ثابت، ومن الممكن بسهولة أن تتعرض إلى الضغط في الأماكن الصغيرة، وعليه لا يُمكن قياس حجمها.

3- الأجسام الصلبة غير المنتظمة

من الصعب قياس حجمها إلا إن كانت صغيرة، حيث يتم وضع تلك الأجسام في وعاء به ماء مُخصص لقياس حجم الماء.. فيتم أخذ الحجم الذي يوضحه الوعاء كاملًا لكل ما فيه.

على أن يتم طرح منه حجم الماء الذي تم قياسه منفردًا في الوعاء، ليكون باقي الطرح هو حجم الجسم الصلب الصغير.

4- الأجسام الأسطوانية

تختلف الطريقة هنا عن قياس حجم الهرم أو المخروط، لأننا لا نقوم بخطوة التقسيم على 3، حيث يتم ضرب مساحة (القاعدة ×الارتفاع) ليصير الناتج هو حجم الأسطوانة.

لا يفوتك أيضًا: أي من خصائص الأجسام لا يؤثر فيها تغير الحالة؟

5- الأجسام المخروطية

يتم قياس حجمها من خلال حساب قاعدة المخروط ثم ارتفاعه.. (القاعدة × الارتفاع)، مع اعتبار أن رأس المخروط هو الجزء المُدبب فيه لا القاعدة.

بعد ناتج عملية الضرب السابقة، نقوم بتقسيمه على 3، ليصير الناتج النهائي هو حجم المخروط.

6- الأجسام الكروية

تختلف قياسات الأحجام للمواد الصلبة كما رأينا آنفًا، وهنا نشير إلى أن تلك الأجسام التي تشبه الكرة يتم قياس حجمها من خلال القطر.

فالقطر هو الخط الوهمي المار عبر وسط الكرة، فيصل أحد القطبين بالآخر، على أنه يُقاس من محيط الكرة إلى وسطها.

هناك طريقة أخرى تعتمد على غمر الكرة بالماء ثم قياس مدى ارتفاع مستواها.. أو غمر جزء منها فقط كالثلث أو الربع.

الفرق بين الكتلة والحجم

إنهما قياسات لكميات الأشياء، ولا يجب الخلط بينهما، فالحجم هو الحيز الذي يشغله الجسم من فراغ أما الكتلة تقيس كميًا القصور الذاتي للجسم ومقدار المادة التي يحتوي عليها.

هذا وتعتبر الكتلة هي مقاومة الجسم تجاه أي تغيير حادث في موضعه أو سرعته حينما تطرأ عليه أي قوة، بيد أن الحجم قد اتفقنا على أنه يعتمد على أبعاد ثلاثة تشغلهم المساحة.

المقارنة	الحجم	الكتلة
وحدة القياس	المتر المكعب/ السم المكعب/ اللتر/ الملليلتر	الكيلوجرام/ الجرام
نوع الكمية	كمية هندسية كمية فيزيائية مشتقة	كمية فيزيائية يُعبر عنها بقيمة عددية
الثبات	القدرة على الثبات ولا تتغير	كمية متغيرة وفقًا لحالة المادة

الكتلة الحجمية

هي النسبة التي تتعلق بالمادة التي صنع منها الجسم المراد قياس حجمه، فإن اتفقنا على أن الحجم هو الحيز الذي يشغله الجسم من فراغ فإن الكتلة الحجمية هي وحدة الحجم.

الكتلة	m
الحجم	V
الكتلة الحجمية P	P = M / V

تُستعمل الكتلة الحجمية للتعرف على المادة وحساب الكتلة بالنظر إلى الحجم، كما أنها تُستخدم في حساب الكثافة.

لا يفوتك أيضًا: تقاس الكثافة بوحدة ماذا؟ وما العوامل التي تؤثر على الكثافة

قوانين الكثافة

إنّ الكثافة من خصائص المادة الفيزيائية ويُطلق عليها أنها مقدار كتلة وحدة الجسم لأي من المواد.. وهي الرابط ما بين الكتلة والحجم.

يُحسب متوسط الكثافة من خلال الكتلة ÷ على الحجم.. والناتج يُقاس بالجرام/ سنتيمتر مكعب، أو الكيلو جرام/ متر مكعب.

الكثافة	الكتلة ÷ الحجم	ث = ك ÷ ح
الكتلة	الوزن ÷ تسارع الجاذبية الأرضية	ك = و÷ ت
الكتلة	الحجم × الكثافة	ك = ح × ث
الحجم	الكتلة ÷ الكثافة	ح = ك ÷ ث

بالنظر إلى تلك القوانين يُمكن الحصول على حجم أي من المواد أو الأجسام باختلاف حالتها الفيزيائية.

وعليه يُمكن القول إن الكثافة تقوم على الحجم والكتلة، وتتأثر بتغير الحجم، وبينهما علاقة عكسية.. فكلما زاد الحجم قلت الكثافة، وكلما زادت الكثافة قل الحجم.

تؤثر الحرارة على الكثافة، ففي حالة الحرارة العالية يزداد حجم الجسم وتقل كثافته، وعلى العكس بالنسبة لتأثير الضغط.. حيث يقلل من الحجم فتزيد الكثافة.

ثمة مقاييس في الفيزياء تختلف عن بعضها البعض، وربما يختلط فهمها على الطالب باعتبارها واحدة.. تمامًا كما بصدد الوزن والكتلة والحجم والكثافة.