لماذا تطفو قطعة الخشب على الماء بينما تغوص قطعة حديد صغيرة؟ الإجابة في مفهوم الكثافة. في هذا الشرح نتعرف على معنى الكثافة وقانونها ووحداتها، ثم نحل خمسة أمثلة متدرجة تشمل حساب الكتلة والحجم وطريقة الإزاحة.
محتويات الدرس
فكرة الدرس: ما الكثافة؟
الكثافة هي مقدار الكتلة الموجودة في وحدة الحجم من المادة. فإذا كان لدينا جسمان لهما الحجم نفسه، فإن الجسم الأثقل هو الأكبر كثافة.
- القانون: الكثافة = الكتلة ÷ الحجم، أي ρ = m / V.
- الوحدات الشائعة: g/cm³ للمواد الصلبة، و g/mL للسوائل، علماً بأن 1 mL = 1 cm³.
- كثافة الماء: تساوي تقريباً 1 g/cm³.
- الطفو: الجسم الذي كثافته أقل من كثافة السائل يطفو عليه، والأكبر كثافة يغوص.
- كثافة المادة ثابتة عند الظروف نفسها مهما كان حجم القطعة.
حل الأسئلة خطوة بخطوة
الأسئلة التالية تمارين تدريبية من إعداد كتبي بلس على فكرة الدرس، وليست منسوخة من الكتاب المدرسي. حاول حل كل سؤال بنفسك قبل قراءة الخطوات.
السؤال 1: حساب الكثافة
جسم كتلته 200 g وحجمه 50 cm³. احسب كثافته.
- المعطيات: m = 200 g و V = 50 cm³.
- القانون: ρ = m / V.
- التعويض: ρ = 200 / 50 = 4.
الإجابة: 4 g/cm³
السؤال 2: يطفو أم يغوص؟
قطعة خشب كثافتها 0.8 g/cm³ وُضعت في الماء. هل تطفو أم تغوص؟
- كثافة الماء تقريباً 1 g/cm³.
- نقارن: 0.8 < 1، أي أن كثافة الخشب أقل من كثافة الماء.
الإجابة: تطفو قطعة الخشب على سطح الماء.
السؤال 3: حساب الكتلة
قطعة من الألومنيوم حجمها 10 cm³ وكثافة الألومنيوم 2.7 g/cm³. ما كتلتها؟
- نعيد ترتيب القانون: m = ρ × V.
- التعويض: m = 2.7 × 10 = 27.
الإجابة: 27 g
السؤال 4: طريقة الإزاحة
مخبار مدرج فيه 50 mL من الماء، وعند إسقاط حجر فيه ارتفع مستوى الماء إلى 65 mL. إذا كانت كتلة الحجر 120 g، فما كثافته؟
- حجم الحجر = الحجم بعد − الحجم قبل: 65 − 50 = 15 mL، أي 15 cm³.
- الكثافة: ρ = 120 / 15 = 8.
الإجابة: 8 g/cm³، ولأنها أكبر من كثافة الماء فقد غاص الحجر.
السؤال 5: سائل فوق الماء
سائل لا يمتزج بالماء، كتلة 100 mL منه تساوي 90 g. هل يطفو فوق الماء أم يستقر تحته؟
- الكثافة: ρ = 90 / 100 = 0.9 g/mL.
- نقارن بكثافة الماء: 0.9 < 1.
الإجابة: يطفو السائل فوق الماء ويكوّن طبقة علوية.
💡 نصائح للمذاكرة
- اكتب دائماً المعطيات ثم القانون ثم التعويض ثم الوحدة؛ فالوحدة جزء من الإجابة.
- تأكد أن الكتلة بالجرام والحجم بالسنتيمتر المكعب أو المللتر قبل القسمة.
- استخدم «مثلث الكثافة» للتذكر: الكتلة في الأعلى، والكثافة والحجم في الأسفل.
- تحقق من معقولية الناتج: الجسم الذي يغوص في الماء يجب أن تكون كثافته أكبر من 1.
أسئلة شائعة حول الدرس
هل تتغير كثافة المادة إذا قطعناها نصفين؟
لا، لأن الكتلة والحجم يقلان بالنسبة نفسها، فتبقى الكثافة ثابتة.
لماذا تطفو السفن مع أنها مصنوعة من الحديد؟
لأن شكلها المجوف المملوء بالهواء يجعل متوسط كثافة السفينة كلها أقل من كثافة الماء.
ما العلاقة بين المللتر والسنتيمتر المكعب؟
هما متساويان: 1 mL = 1 cm³، لذلك يمكن استخدام المخبار المدرج لقياس حجم الأجسام الصلبة بالإزاحة.
المصدر الرسمي
ارجع إلى الدرس نفسه في كتابك المدرسي المعتمد للطبعة الحالية، ويمكنك الاطلاع على الكتب الرسمية عبر منصة عين التابعة لوزارة التعليم. كتبي بلس منصة مستقلة غير تابعة لوزارة التعليم.