الكُتلة والوزن

تعتبر الكُتلة والوزن من الخصائص الفيزيائية الهامة للأجسام، ويتميز كل منهما بمفهوم علمي دقيق لا يقبل التداخل. مما يعني أن المفهومين يختلفان اختلافًا جوهريًا عن بعضهما البعض، حيث الكتلة تُعرف في الفيزياء بأنها مقياس لما يحتويه الجسم من مادة، وهي إحدى الخصائص الأساسية للمادة. يتم الرمز للكتلة بالحرف ك أو m، وتعتبر الكتلة خاصية ثابتة لا تتغير تحت أي ظرف، حيث أنّها غير مرتبطة بالحجم. على سبيل المثال، قد تكون كتلة قطعة صغيرة من الحديد أكبر من كتلة قطعة كبيرة من الخشب، وذلك بسبب اختلاف كثافاتهما. ولتساوي الكتلة مع الحجم، ينبغي أن يدرج الجسمان المقاسان ضمن نفس النوع.

تعريف الكتلة

تعد الغرام وحدة القياس الأساسية للكتلة، بينما تُستخدم وحدات أكبر مثل الكيلوغرام والطن للأجسام الكبيرة، والوحدات الصغيرة مثل الميليغرام والميكروغرام للأجسام الصغيرة. حيث أن الطن يساوي 1,000,000 غرام، والكيلوغرام يساوي 1,000 غرام، والغرام هو 1 غرام. كما يُعبر عن الديسغرام بـ 0.1 غرام، والسنتيغرام بـ 0.01 غرام، والميليغرام بـ 0.001 غرام.

هناك طريقتان رئيسيتان لتعريف الكتلة عمليًا: الأولى هي كتلة القصور (inertial mass) التي تحدد تسارع الجسم نتيجة تأثير قوة خارجية. وفقًا لقانون نيوتن الثاني، إذا تعرض جسم يحمل كتلة مقدارها m لقوة مقدارها F، فإن تسارع الجسم يُحسب باستخدام المعادلة F/m، حيث تعبر هذه المعادلة عن مقدار القصور الذاتي للجسم، بالإضافة إلى مقدار المقاومة الذي يظهره عندما تتأثر قوته بتغيير في حالته الحركية. أما الكتلة الجاذبية، فهي مقياس لقوة تأثر جسم معين بمجال الجاذبية، فإذا وضعنا جسمًا بكتلة m1 على مسافة r من جسم آخر بكتلة m2، فإن الجسم الأول سيخضع لقوة جذب مقدارها F، تُحسب بالعلاقة F = g * m1 * m2 / r².

تعريف الوزن

يمكن تعريف الوزن فيزيائيًا بأنه القوة الذي تؤثر بها الأرض على جسم معين. وهو طريقة لقياس كمية المادة، ويُعبّر عنه بأنه الكتلة مضروبة في ثابت تسارع الجاذبية الأرضية. وحدة قياس الوزن في النظام الدولي هي النيوتن (N)، وذلك نسبةً إلى العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن الذي اكتشف قانون الجاذبية. يُساوي نيوتن واحد القوة التي تؤثر بها الأرض على جسم كتلته 100 غرام، وثابت تسارع الجاذبية الأرضية يُقدّر بـ 9.8 م/ث². لذلك، الوزن يُحسب على أنه الكتلة مضروبة في ثابت تسارع الجاذبية، أي الوزن = الكتلة × 9.8 م/ث². وتتعدد وحدات قياس الوزن مثل الرطل، والقيراط، والمثقال، والدراهم، والدانق، وحبة الشعير، والأوقية.