زمان مطالعه: ۵ دقیقه

در فصل دوم، به تشریح و بیان علم فیزیک می پردازیم. و با زمینه هایی که فیزیک در آن ها کاربرد دارد آشنا می شویم . سپس اهمیت اندازه گیری درعلم فیزیک، کمیت های اصلی و فرعی و ویژگی های ماده را بررسی می کنیم.

اهمیت اندازه گیری در فیزیک و زندگی آنقدر زیاد است که می توان گفت «فیزیک علم اندازه گیری است». دانشمندان برای آن که رقم های حاصل از اندازه گیری های مختلف یک کمیت را با هم مقایسه کنند، در نشست های بین المللی توافق کرده اند که برای هر کمیت یکای معینی را تعریف کنند. برای مثال برای طول یکای متر، برای جرم یکای کیلوگرم و … را تعیین کرده اند. مجموعه یکاهای مورد توافق بین المللی را به اختصار یکاهای SI می نامند.

اما هدف ما از اندازه گیری چیست؟

اندازه گیری یک مرحله ی مهم برای جمع آوری اطلاعات است که به ما کمک می کند تا اشیاء را ازلحاظ مقدار، بزرگی و کوچکی و … با هم مقایسه کنیم.

برای مثال یک خودرو نسبت به یک دوچرخه جسم بزرگی است، اما در مقایسه با یک کشتی جسم کوچکی محسوب می شود. ولی ما با کلماتی مانند کوچک و بزرگ کوتاه و بلند یا سبک و سنگین نمی توانیم درک درستی از اندازه جسم مورد نظر داشته باشیم.

اندازه گیری به ما کمک می کند تا کوچکی و بزرگی چیزهایی که پیرامون ما قرار دارد برای ما مشخص شود و با دانستن اندازه می توانیم اشیاء را با هم و با واحدهای استاندارد مقایسه کنیم.

منظور از کمیت و کیفیت چیست؟

کمیت به معنای مقدار می باشد، در واقع هرچیزی که قابل اندازه گیری باشد را کمیت می گویند. مانند جرم، طول، سرعت و …

اما در مقابل هر چیزی که قابل اندازه گیری نباشد را کیفیت می گویند. مانند بو، رنگ، مزه و … .

یکا چیست؟

به واحد هایی که برای اندازه گیری استفاده می شوند، یکا گفته می شود.

برای مثال یکای اندازه گیری زمان، ثانیه(s) است، و یا یکاهای متداول طول، کیلومتر(km)، متر(m)، سانتی متر(cm) و میلی متر(mm) است که فاصله بین دو نقطه را مشخص می کند، و یا یکا جرم، کیلوگرم(kg) است.

کمیت های اصلی و فرعی:

کمیت هایی که یکای آنها به طور مستقل تعریف شده باشد را کمیت اصلی می نامند. برخی از کمیت های اصلی را در شکل زیر مشاهده می کنید.

کمیت های اصلی

اما کمیت هایی که به کمیت های اصلی وابسته باشند را کمیت های فرعی می نامند. در واقع این کمیت ها با استفاده از رابطه هایی از کمیت های اصلی به دست می آیند. مثل مساحت، حجم، سرعت و …

نکته: یکای فرعی را متناسب با اندازه و مقدار کمیت استفاده می کنیم. مثلا برای طول های کمتر از سانتی متر از میلی متر استفاده می کنیم و یا مثلا برای جرم های کمتر از یک کیلوگرم از گرم استفاده می کنیم .برای کمیت های بزرگ هم از واحد های فرعی استفاده می کنیم. مثلا برای جرم های بیشتر از ۱۰۰۰ کیلوگرم از یکای تن استفاده می کنیم.

نکته: یکاهای کوچک تر و یا بزرگ تر را توسط پیشوندی که به یکای مربوط اضافه می شود نامگذاری می کنند.برای مثال اگر از پیشوند میلی متر برای بیان یک هزارم استفاده می شود. یعنی اگر یک متر را به ۱۰۰۰ قسمت مساوی تقسیم کنیم، هر قسمت یک میلی متر می شود.

ویژگی های ماده

حجم:

مقدار فضایی که هر ماده یا جسم اشغال می کند، حجم آن را مشخص می کند. برای مثال برای پیدا کردن حجم یک آکواریوم مکعبی شکل، کافی است طول، عرض و ارتفاع آن را درهم ضرب می کنیم. حجم را با واحدهای مترمکعب،سانتی مترمکعب اندازه می گیرند. حجم مایعات و گازها را با واحد لیتر هم بیان می کنند.

جرم:

مقدار ماده ی تشکیل دهنده جسم را جرم می گویند. .برای مثال وقتی می گوییم جرم یک صندلی، منظور مقدار چوبی است که آن صندلی را تشکیل می دهد، یا وقتی می گوییم جرم یک خودکار، منظور مقدار پلاستیکی است که آن خودکار را تشکیل داده است . .جرم را با وسیله ای به نام ترازو اندازه می گیریم و همان طور که در بیان کردیم، واحد آن کیلوگرم است.

وزن:

نیروی گرانشی است که از طرف زمین بر جسم وارد می شود را وزن می گویند و مقدار آن به دو عامل بستگی دارد: جرم جسم و نیروی جاذبه ای که به آن جسم وارد می شود.
پس وزن از رابطه زیر به دست می آید:

فرمول وزن

چگالی:

نسبت جرم به حجم یک جسم را چگالی می گویند (مقدار جرمی که در واحد حجم وجود دارد).یعنی اگر جرم جسم را بر حجم جسم تقسیم کنیم چگالی جسم به دست می آید .

فرمول چگالی

نکته: مقدار چگالی با حجم رابطه ی عکس دارد. یعنی اگر جرم ثابت باشد و حجم کاهش یابد، چگالی آن افزایش می یابد.

زمان:

برای اندازه گیری زمان معمولاً از ساعت یا زمان سنج استفاده می شود.یکای اندازه گیری زمان ثانیه است اما در زندگی روزمره از یکاهای دقیقه، ساعت، شبانه روز، سال و … استفاده می شود.

وسایل اندازه گیری

وسایل اندازه گیری با توجه به کمیت مورد اندازه گیری انتخاب و طراحی می شوند. برای مثال برای اندازه گیری طول و عرض یک اتاق، از متر نواری و برای اندازه گیری طول و عرض یک کتاب از یک خط کش استفاده می شود. برای اندازه گیری جرم جسم از ترازو، برای اندازه گیری زمان از ساعت و برای اندازه گیری حجم مایع ها از پیمانه ها یا ظرفهای مدرج استفاده می شود.
نکته: برای اندازه گیری حجم اجسامی که شکل هندسی خاصی ندارند، می توان آن ها را در ظروف درجه بندی شده ی آزمایشگاهی مثل استوانه ی مدرج یا بشر، با مقدار معینی از آب قرار داد. اختلاف سطح آب قبل و بعد از قرار گرفتن جسم، حجم آن جسم است. حال اگر جسمی داخل آب حل شود یا با آب واکنش دهد می توان از روغن مایع یا نفت استفاده کرد.

دقت در اندازه گیری:

در هنگام اندازه گیری کمیت ها با چند نوع خطا رو به رو هستیم که عبارتند از:
خطای فردی، خطای وسیله، خطای محیط

خطای فردی: فردی که اندازه گیری را انجام می دهد، ممکن است روش های صحیح اندازه گیری را بلد نباشد و یا دقت کافی نداشته باشد که این باعث خطا می شود. مثلا شما ممکن است نحوه درست کار کردن با ترازو را خوب بلد نباشید.
خطای وسیله: وسایلی که برای اندازه گیری استفاده می کنیم ممکن است دقیق نباشند یا خراب یا فرسوده باشند و باعث خطا در اندازه گیری شوند. مثلا ممکن است ترازویی که برای اندازه گیری جرم استفاده می کنیم دقیق نباشد.
خطای محیط: در هنگام اندازه گیری ممکن است تغییر در شرایط محیط باعث ایجاد خطا شوند مثلا تغییر دمای محیط می تواند طول یک جسم را کم یا زیاد کند یا مثلا تغییر دمای آب می تواند مقدار حل شدن نمک را تغییر دهد و این اتفاقات دقت اندازه گیری ما را کاهش می دهد.

منظور از دقت وسیله چیست؟

کوچکترین مقداری که یک وسیله می تواند اندازه گیری کند دقت آن وسیله نامیده می شود. مثلا اگر یک خط کش داشته باشیم که هر سانتی متر آن به ۱۰ قسمت تقسیم شده باشد، یعنی دقت آن خط کش ۱ میلی متر می باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *