كيفية حساب وحدة قياس الوزن باستخدام الكتلة وتسارع الجاذبية

هل تتساءل عن وحدة قياس الوزن؟ في علم الفيزياء، يُعرَّف الوزن بالإنجليزية: Weight بأنه القوة الناتجة عن تأثير الجاذبية الأرضية على جسمٍ ما، وتُحسب هذه القوة بضرب كتلة الجسم في تسارع الجاذبية الأرضية (قيمة ثابتة تقريبًا قرب سطح الأرض)، وبمعنى آخر، يمثّل الوزن التأثير المباشر للجاذبية على المادة، وهو كمية متجهة؛ يمتلك مقدارًا واتجاهًا، ويتجه دائمًا نحو مركز الأرض

وحدة قياس الوزن

يتغير الوزن تبعًا لموقع الجسم في مجال الجاذبية، فعلى سبيل المثال، يختلف وزن الجسم على سطح القمر عن وزنه على سطح الأرض بسبب اختلاف تسارع الجاذبية، وفي حالات انعدام الجاذبية، كما يحدث في الفضاء الخارجي أو داخل مركباتٍ تدور حول الأرض، قد يصبح الوزن معدومًا تمامًا رغم ثبات الكتلة.

وبما أن الوزن قوة وفقًا للتعريف الفيزيائي، فإن وحدة قياسه في النظام المتري هي النيوتن (Newton)، وهي الوحدة المعيارية للقوة، ويُعَبَّر عنها بالصيغة المشتقة:
1 نيوتن = 1 كيلوجرام × 1 متر/ث²
أي: 1 N = 1 kg·m/s²، مما يعكس العلاقة الأساسية بين الكتلة والتسارع والقوة.

وحدة قياس الوزن في النظام الإنجليزي

في النظام الإنجليزي (الإمبراطوري)، يُعبِّر عن الوزن بوحدة تسمى رطل-قوة (Pound-force)، وتُختصر بـ lbf، وهي تمثّل القوة المؤثرة على جسم كتلته رطل واحد عند مستوى سطح الأرض، ويُعرَّف الرطل، قوة بأنَّه القوة اللازمة لتحريك جسمٍ كتلته رطل واحد بتسارعٍ يعادل 32.17 قدم/ث²، وهو تسارع الجاذبية القياسي في هذا النظام.

ومن المهم التمييز بين الرطل كوحدة لقياس الكتلة (pound) والرطل كوحدة لقياس الوزن أو القوة الناتجة عن تأثير الجاذبية، هذا التمييز ضروري لفهم الفروق بين مفهومي الكتلة والوزن في النظم الفيزيائية المختلفة.

طريقة حساب الوزن في الفيزياء

في الفيزياء، يُحسب الوزن بالعلاقة:
الوزن (F) = الكتلة (m) × تسارع الجاذبية الأرضية (g).

تقدّر قيمة تسارع الجاذبية الأرضية قرب سطح البحر بحوالي 9.81 متر/ث²، وتُستخدم قيمة تقريبية 10 متر/ث² في التقديرات التعليمية لتسهيل الحسابات.

وحدة قياس الوزن في الفيزياء

يقاس الوزن في النظام الدولي للوحدات بواسطة وحدة النيوتن (Newton)، وسُمّيت تكريمًا للعالم الإنجليزي الشهير إسحاق نيوتن، واضع القانون العام للجاذبية، والنيوتن هو مقدار القوة اللازمة لتحريك جسم كتلته 1 كيلوجرام بتسارع 1 متر/ث².

إلى جانب النيوتن، توجد وحدات تقليدية لقياس الوزن، تختلف من نظام إلى آخر، وفيما يلي أشهرها مع ما يعادلها تقريبيًا بالجرام:

• الرطل (Pound): ≈ 453.6 جم
• الأوقية (Ounce): ≈ 28.35 جم
• المثقال: ≈ 4.68 جم
• الدرهم: ≈ 3.125 جم
• الحمصة: ربع مثقال
• الجوزة: 4 مثاقيل
• الدانق: ≈ 0.525 جم
• القيراط: ≈ 0.198 جم
• حبة الشعير: ≈ 0.049 جم

وفي الاستخدامات اليومية التقريبية:

• ملعقة طعام كبيرة: ≈ وزن مثقال واحد
• ملعقة طعام متوسطة: ≈ نصف مثقال
• ملعقة طعام صغيرة: ≈ ربع مثقال

أمثلة على حساب الوزن باستخدام الكتلة وتسارع الجاذبية

• مثال 1: جسم كتلته 200 جم = 0.2 كجم.
  الوزن = 0.2 × 10 = 2 نيوتن.
• مثال 2: جسم كتلته 300 جم = 0.3 كجم.
  الوزن = 0.3 × 10 = 3 نيوتن.
• مثال 3: جسم كتلته 1000 جم = 1 كجم.
  الوزن = 1 × 10 = 10 نيوتن.
• مثال 4: جسم كتلته 2 كجم.
  الوزن = 2 × 10 = 20 نيوتن.
• مثال 5: جسم كتلته 5 كجم.
  الوزن = 5 × 10 = 50 نيوتن.

يجب أيضًا معرفة أن القيمة الدقيقة لتسارع الجاذبية الأرضية هي 9.81 م/ث²، ولكن يُستخدم تقريب 10 م/ث² في التقديرات التعليمية لتسهيل العمليات الحسابية.