المقدمة:

عندما نمزج نشا الذرة والماء نحصل على مادة ذات قوام سميك لزج، يمكننا رؤيتها ولمسها، وتأخذ حيزا في الوعاء، مثل الكثير من الأشياء (المواد). في المادة كل شيء له كتلة ويشغل حيزا. تعد خواص المادة من طرائق وصفها؛ بالخاصة صفة نستطيع ملاحظتها؛ في اللون والشكل والحجم من خواص المادة.

كيف نقيس المادة ؟

معظم خصائص المادة يمكن قياسها . عندما نقيس فإننا نستخدم وحدات قياس مألوفة ومتفق عليها بين الناس. ويستخدم العلماء وحدات قياس متفق عليها عالميا. لكل وحدة قياس مضاعفات وأجزاء، ولذلك تستخدم بعض المقاطع للتعبير عن مضاعفات الوحدة، مثل كلمة (كيلو)، وتعني ۱۰۰۰ ، ومقاطع أخرى للتعبير عن أجزاء الوحدة.

الطول والعرض:

طول جسم ما عبارة عن عدد وحدات القياس من أحد طرفيه طوليا إلى الطرف الآخر. عرض الجسم هو عدد الوحدات عبر الجسم عرضيا. ما عرض هذه الصفحة؟ وما طولها ؟

المساحة:

تبين المساحة عدد المربعات التي تغطي سطحا ما. ومن الطرق السهلة لإيجاد مساحة جسم على شكل مستطيل ضرب طوله في عرضه، بمساحة صفحة کتاب مثلا طوله ۲۷ سم وعرضه ٢٠ سم يساوي: ٢٧ سم × ٢٠ سم، أو ٥٤٠ سنتمتراً مربعا (سم). ماذا لو كان الشكل غير مستطيل؟ أقسم الشكل إلى مربعات صغيرة، ثم أجد مساحة كل شكل صغير . وقد يلزم تقدير مساحة بعض الأجزاء الصغيرة التي لا تشكل مربعا كاملاً، ثم تجمع مساحات المربعات والأجزاء الصغيرة للحصول على المساحة الكلية.

الكتلة:

الكتلة من خواص المادة، وهي كمية المادة المكونة للجسم، وتقاس بوحدة الجرام (جم) أو الكيلو جرام (كجم)، باستعمال الميزان ذي الكفتين، كما هو موضح بالشكل.

الحجم:

يصف الحجم عدد المكعبات التي تملأ جسما ما. ولإيجاد حجم جسم على شكل متوازي مستطيلات أضرب طوله يمكن أن تستخدم بعض الأدوات المألوفة في عرضه في ارتفاعه. أما إذا لم يكن الجسم الصلب على شكل متوازي مستطيلات فيمكن قياس حجمه باستخدام الماء؛ حيث يتم قياس حجم كمية من الماء في وعاء، ثم يُعْمَرُ الجسم تماما في الماء، ويتم قياس المستوى الذي يصل إليه الماء بعد غمر الجسم والذي يمثل حجم الجسم المغمور وحجم الماء. ويكون حجم الجسم المغمور مساويا ناتج طرح قيمة الحجم الأصلي للماء من الحجم الجديد بعد غمر الجسم. ولا يجاد حجم كمية من سائل يوضع السائل في وعاء قياس مثل كأس مدرجة، أو مخبار مدرج، ويقاس مستوى العلامة التي وصل إليها السائل .

الكثافة؟

تطفو الكرة البلاستيكية على الماء، لكنها تنغمر إذا قمت بتعبئتها بالرمل . لماذا؟ لقد بقي حجم الكرة ثابتا ، لكن كتلتها قد تغيرت؛ لأن كتلة الرمل أكبر من كتلة الهواء.

الكتلة والحجم:

تسمى العلاقة بين الكتلة والحجم والكثافة. وتعرف الكتلة على أنها كمية المادة التي تشغل حيزا ما. أما الكثافة فهي كمية الكتلة في وحدة حجم واحدة. تصف الكثافة مدى تقارب أجزاء المادة بعضها من بعض. ولإيجاد كثافة المادة تقسم كتلتها على حجمها. فإذا كانت الكتلة بالجرام (جم) والحجم بوحدة السنتيمتر المكعب (سم) فإن النتيجة تكون وحدتها بالجرام لكل سنتيمتر مكعب (جم / سم ) .

ما الطفو؟ وما الغمر ؟

هل تطفو قطعة الفلين عند وضعها في الماء أم تنغمر ؟ علما بأن كثافة الماء 1 جم / سم"، وكثافة الفلين ٠,٢٤ جم / سم . تؤثر كثافة الجسم أيضًا في طفوه على سطح السائل و انغماره فيه. والطفو سبه قوة السائل أو الغاز التي يؤثر بها في الجسم من أسفل إلى أعلى. يطفو الجسم عندما تكون كثافته أقل من كثافة السائل أو الغاز الموجود فيه، ولأن كثافة الفلين أقل من كثافة الماء فإن قطعة الفلين تطفو على السطح. وكذلك فإنَّ السوائل الأقل كثافة من الماء تطفو على سطحه. هل يمكن تغيير كثافة المادة؟ إذا سخنت الهواء فإن جسيماته تتحرك بسرعة أكبر، وتنتشر في مساحة أكبر. ولأن كثافة الهواء الساخن أقل فإنَّهُ يتصاعد ويطفو فوق الهواء الأبرد الأكبر كثافة.

ما الوزن؟

الوزن طريقة أخرى لقياس المادة. يمكن أن يتداخل معنى الوزن والكتلة، ولكنهما في الواقع مختلفان. الكتلة هي كمية المادة المكونة للجسم. والوزن يقيس قوة الجذب بين الجسم و كوكب مثل الأرض. والجاذبية هي القوة أو التجاذب بين جميع الأجسام. ما علاقة الكتلة والوزن؟ تعتمد قوة الجاذبية على كتلة الجسم؛ فالجسم الأكبر يتعرض لقوة جذب أكبر، لذا يكون له وزن أكبر. وكتلة الجسم ثابتة في كل مكان، أما الوزن فيختلف من مكان إلى آخر على كواكب أخرى وعلى القمر. فقوة الجذب على القمر تساوي سُدس قوتها على الأرض، لذلك فإن وزن جسم ما على القمر يساوي - وزنه على الأرض. كيف نقيس الوزن؟ يقاس الوزن الميزان الزنبركي (النابضي). ووحدة قياس الوزن هي النيوتن.

الختام:

 يظهر أن فهم خصائص المادة وطرق قياسها يلعب دورًا حيويًا في التعامل مع العالم من حولنا. قد تكون الكتلة والحجم والكثافة والوزن مفاهيماً معقدة، ولكنها تساعدنا في فهم سلوك المواد وتفاعلاتها مع بيئتها. باستخدام وحدات قياس متفق عليها والتفاعل مع المواد حولنا، نتعلم كيفية تفسير العالم بمنظور علمي. من خلال هذه الرحلة في عالم القياسات والخصائص، ندرك أهمية العلم والتكنولوجيا في تحسين فهمنا للطبيعة و استفادتنا منها في حياتنا اليومية.

قم بالتجربة بنفسك من خلال منصة ڤلابي لمعامل العلوم الافتراضية